JP2003117581A - 排水処理方法および排水処理装置 - Google Patents

排水処理方法および排水処理装置

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JP2003117581A
JP2003117581A JP2001314020A JP2001314020A JP2003117581A JP 2003117581 A JP2003117581 A JP 2003117581A JP 2001314020 A JP2001314020 A JP 2001314020A JP 2001314020 A JP2001314020 A JP 2001314020A JP 2003117581 A JP2003117581 A JP 2003117581A
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Yuji Kano
裕士 加納
Tomohiro Matsushita
知広 松下
Yasuyuki Ando
泰行 安藤
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Unitika Ltd
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Unitika Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F31/00Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms
    • B01F31/70Drives therefor, e.g. crank mechanisms
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y02W10/37Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Aeration Devices For Treatment Of Activated Polluted Sludge (AREA)
  • Mixers With Rotating Receptacles And Mixers With Vibration Mechanisms (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 OD法において、省エネルギーでの攪拌が可
能であり、また、別途散気装置を設けることで、DOコ
ントロールを容易にし、窒素、りん除去も可能になる排
水処理方法および排水処理装置を提供する。 【解決手段】 周回する流路に排水を通して生物学的に
浄化処理する方法において、流路の途中に揺動回転運動
を行うボディーを有する攪拌装置を備え、これにより空
気を供給するとともに排水を巡回させることを特徴とす
る排水処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、下水道、産業排水
などの排水を浄化処理するための、いわゆるオキシデー
ション・ディッチ法(以下、OD法という。)およびそ
の装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】下水処理設備としてOD法と呼ばれるラ
グーン式のものが知られている。ループ状の水路のよう
な水槽に流れを起こす撹拌機と散気装置を備えたもの
で、撹拌機と散気装置は別々の場合もあるし、撹拌機に
よる巻き込みによって空気中の酸素を溶け込ます表面曝
気式のものもある。
【0003】ここで、用いられる攪拌機としては、表面
曝気形式のものとしては、縦軸式の曝気レーターや、横
軸ドラム形式の表面曝気装置がある。縦軸式の曝気レー
ターは駒状になった攪拌機を半分水中から出し、回転さ
せたときに飛び散る水しぶきと、軸中心部での乱流攪拌
による空気接触により表面曝気を行うものである。横軸
ドラム型のものは、突起の付いたリングが集まってドラ
ム状になったものを回転させ、前方では水を引っ掻きな
がら跳ね上げ、後方では水面を叩いて飛沫を上げること
で空気を溶解するものである。水中埋没式の攪拌機とし
ては、横軸式の大型プロペラ攪拌機や、縦軸式のパドル
攪拌機があり、水中埋没式の攪拌機の場合、攪拌作業と
空気供給のための散気装置とを区別する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、表面曝
気式のものは、窒素除去やりん除去といったケースに対
応させるために、溶け込ませる酸素量をコントロールし
ようとすれば、回転数を制御するしかない。おおよそこ
ういったケースでは回転数を下げなければならないこと
が多いため、酸素量と同時に水流まで弱くしてしまうこ
とになり、水流の発生と酸素の供給を同時に行っている
撹拌機は、窒素除去やりん除去に対応させることが難し
い。さらに、空気中の酸素を巻き込むだけの動力が必要
となり、消費動力も大きいという問題があった。
【0005】一方、OD法において散気と水流発生を分
業している設備は、窒素除去、りん除去への対応が容易
である。散気する空気量を単独で調整できるため、水槽
の攪拌能力を低下させるような悪影響を残さない。こう
いった状況で使える撹拌機は、横軸式の大型プロペラに
よるものか、縦軸式のパドル撹拌機となる。これらは、
比較的低動力で動作するが、水流の到達距離が短かった
り、散気装置から供給される気泡の粉砕能力、運搬能力
に欠け、曝気動力削減の助けにならないなど省エネルギ
ーの強力な促進には及ばなかった。
【0006】本発明は、窒素除去、りん除去に対応でき
るOD法において、散気装置と攪拌装置を別にして、槽
内のDOを制御しやすいシステムを構築し、省エネルギ
ー攪拌機を用いて、ランニングコストを削減できるOD
法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、このよう
な課題を解決するために鋭意検討の結果、反転運動を繰
り返す揺動回転運動を行うボディーを有する撹拌装置を
使用することにより水流の発生と、曝気とを両立させる
ことを見出し、本発明に到達した。
【0008】すなわち、本発明の第一は、周回する流路
に排水を通して生物学的に浄化処理する方法において、
流路の途中に揺動回転運動を行うボディーを有する攪拌
装置を備え、これにより空気を供給するとともに排水を
巡回させることを特徴とする排水処理方法を要旨とする
ものである。また、本発明の第二は、排水を生物学的に
浄化処理するための周回する流路からなる排水処理装置
において、流路の途中に揺動回転運動を行うボディーを
有する攪拌装置を備えたことを特徴とする排水処理装置
を要旨とするものである。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明における処理装置の大きさ、形状は、周回
する流路を排水が巡回できるようになっていれば特に限
定されるものではない。深さも特に限定されない。OD
法は、図4に示すように流路がトラック状になってお
り、原水が流路を周回する間に好気ゾーン、無酸素ゾー
ンを経て硝化脱窒される水処理手法である。まず、順を
追って説明すると、原水および返送汚泥9は、無酸素ゾ
ーン15に流入し、攪拌機12から送られ、攪拌機11
により掻き出される水流により好気ゾーン16側へ流れ
る。好気ゾーン16では散気装置13により供給される
気泡が攪拌機11の攪拌渦により破泡されて細かくな
り、水に溶け込む。溶け込んだ酸素により有機物、アン
モニア性窒素が酸化され、炭酸ガスや硝酸性窒素にな
る。残った有機分により無酸素ゾーン17では生成され
た硝酸性窒素が窒素ガスに還元されるとともに、有機分
は炭酸ガスに酸化される。この段階では有機分はほとん
どなくなっているものと思われ、有機分がない場合には
内性呼吸により自己分解を行い、その有機分で硝酸性窒
素が窒素ガスに還元されることも考えられる。さらに残
ったアンモニア性窒素が好気ゾーン18で硝酸性窒素に
酸化され、一部は活性汚泥を含む処理混合水10として
沈殿槽へ送られる。残った残留分は無酸素ゾーン15で
原水、返送汚泥と混合され、好気ゾーン18で生成した
硝酸性窒素が原水の有機分で脱窒されるという循環を繰
り返す。
【0010】好気ゾーンと嫌気ゾーンの比率は散気装置
13と14の空気量に関係する。あまり空気量が多くな
り、DOが高くなると、溶けた酸素を使い切るまでに時
間を要するとともに、有機分をほとんど分解してしまい
無酸素ゾーンが小さくなるばかりでなく、脱窒に使う有
機分まで無くなってしまうことも考えられる。したがっ
て、DOをコントロールすることは非常に重要である。
そのためにも、攪拌と空気の供給は分業しておく方が制
御しやすい。
【0011】本発明においては、流路内に揺動回転運動
を行うボディーを有する攪拌装置を備えることが特徴で
ある。本発明において用いられる、ボディーが揺動回転
運動することで水流を発生する撹拌装置としては、回転
対称な形状、例えば円筒形やオロイドと称される形状の
ボディーを有する攪拌装置が挙げられる。特にオロイド
形状のボディーが好ましく用いられる。反転揺動運動と
は舟の櫓や魚の尾ひれの動きと同様で、反転することに
より消費エネルギーを最小に留める。攪拌機のボディー
も八の字を描き反転移動するため、エネルギーが少なく
て済む。八の字にボディーが移動するときにオロイド体
をなしたボディーがローリングして、水を前方に掻き出
す。
【0012】図1にオロイド形状のボディーを有する攪
拌装置6の例を示す。図1中の1はオロイド形状のボデ
ィーであり、2は駆動シャフト、3はアーム、4は駆動
装置を示しており、ボディー1は2つのアーム3に懸架
している形をなす。5はボディーを回転させる2つの食
い違う軸線(以下、頸軸という)を示しており、この頸
軸5を中心に自在継手を介して、回転自在で回転位置が
90度ずれている2つのアーム3が設置されており、ボ
ディー1を用いて攪拌する場合、回転の動きは、駆動シ
ャフト2が1回転すると、1つの頸軸5の周りをボディ
ー1が1回転する。次に駆動シャフト2が1回転する
と、反対の頸軸5の周りをボディー1が1回転するとい
うような動きが起こる。
【0013】それぞれの駆動シャフト2の回転に伴いア
ーム3は右側から左側に位置を移動するが、ここで必要
なエネルギーは、物体の重心移動に伴うエネルギーを利
用することから、半回転分のみでよく、非常にエネルギ
ー効率に優れた攪拌が可能である。
【0014】反転揺動運動を行うボディーを有する攪拌
装置から生じる水流には図2、3に示すように向きがあ
り、撹拌機を水平に設置し、ボディーを駆体の下部にし
た図2に示す標準設置では、回転数により向きは変化す
るが、水の移動は撹拌機下部後方より水を吸い上げ、水
平から5〜20度程度上向きに流れ(実線7)が発生す
る。逆回転を行えば、その反対の延長線上に向かって、
上部後方より水を吸い込み、水平から5〜20度下向き
に流れ(破線8)を起こす。撹拌機を上下逆に設置すれ
ば、撹拌機上部の水を下向きに流したり(実線7)、逆
転では上向きに流したり(破線8)することができる。
この特徴を上手く使えば、沈降しやすいものを上向き
に、吸い上げて送り出したり、浮いているものを吸い込
んで下向きに流すことができる。
【0015】本発明において、反転揺動運動を行うボデ
ィーを有する攪拌装置の設置台数は特に制限なく、必要
に応じて備えればよい。また、設置場所、特に深さはそ
の目的に応じて適宜決められ、攪拌機の向きや角度も適
宜決められる。
【0016】本発明は、好ましくは窒素、りん除去を対
象としたOD法に対する方法および装置について記載し
たものであるが、これら高度処理を対象としない場合
は、表面曝気法によって、酸素の溶解と攪拌を同時に行
うことができ、非常に少ないエネルギーで両方の作業が
でき、ブロワが必要ないというメリットがある。表面曝
気はボディーを1/3以上水面に出すことで可能とな
る。
【0017】本撹拌機は比重の大小によって撹拌機の高
さ、角度などを調整し、設置方法の工夫により実動力
0.5kW〜1.0kWの一種類の省エネルギー撹拌機
で堆積物、浮遊物が槽内に溜まらないような攪拌が可能
である。用途により0.5kW〜1.0kWの撹拌機に
おいて、250〜1000m3の攪拌が可能である。こ
れは0.5〜6W/m3の投入動力であり、既存の6〜
30W/m3の撹拌機に比べ省エネルギー効果が大き
い。また、50kPa・secの高い粘度の液体も撹拌
機から発生する波動により清水の場合と同様の攪拌が可
能である。
【0018】0.5〜6W/m3の省エネルギーで撹拌
機が稼働するため、太陽電池やメタンガスを利用した燃
料電池の動力による攪拌が可能である。太陽電池を利用
する場合は夜間は安価な深夜電力が利用でき、各種処理
施設、生産施設のランニングコストの削減が可能であ
る。
【0019】
【実施例】以下、実施例により本発明の具体例を示す。 実施例1 水深の浅い場合や窒素処理を目的としない場合に、揺動
運動を行うボディーを有する攪拌機による表面曝気を行
った例を示す。図5に示す攪拌機11、12のボディー
を水面より2/3浮上させ、攪拌機12により前方に送
られる水流と、攪拌機11により後方から吸い込まれる
水流により、原水および返送汚泥の混合液9は右回りに
流れる。原水混合汚泥9は攪拌機11により作られる好
気ゾーン16および攪拌機12による好気ゾーン18で
有機物が酸化され炭酸ガスと水に分解される。これによ
りBOD200mg/Lの原水が10mg/L以下に処
理された。A〜Dの点で汚泥濃度を測定した結果、34
00〜3600mg/Lの間であり、良好に攪拌されて
いた。
【0020】実施例2 窒素処理や深い水槽では図4に示すようなOD法が例え
ば考えられる。図4は省エネルギー撹拌機と散気装置に
よるOD法(水深が深い場合や適切な窒素処理が求めら
れる場合)を示している。この結果、BOD200mg
/Lは10mg/L以下に、窒素も32mg/Lが10
mg/L以下に、りんも3mg/Lが1.5mg/Lま
で処理された。りんについては処理水汚泥混合液にPA
Cを30ppm注入することで、1mg/L以下まで処
理された。散気装置を撹拌機の下部に設け、空気の供給
と汚泥の攪拌を分業する方法である。窒素処理における
硝化工程では有機物のみの酸化とは別に、アンモニア性
窒素を酸化態窒素に硝化するために新たに酸素が必要と
なり必要酸素量が増加する。本法式では撹拌機から発生
する渦と巻き込み流を利用してディフューザーから供給
される空気の酸素溶解効率のアップを行い、ブロワから
の空気量の低減を図る。空気量を少なくすることでDO
のコントロールが可能であり、攪拌と空気の供給を分業
しているため嫌気ゾーンの構築が容易である。また、撹
拌機が水中に没しており、有効水深を大きく取れ、深い
水槽でも適用できる。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、窒素除去、りん除去に
対応できるOD法において、散気装置と攪拌装置を別に
して、槽内のDOを制御しやすいシステムを構築し、
0.5〜6W/m3の省エネルギー攪拌機を用いるた
め、太陽電池やメタンガスを利用した燃料電池の動力に
よる攪拌が可能であり、夜間は安価な深夜電力が利用で
きるので、各種処理施設、生産施設のランニングコスト
の削減が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明で用いられるオロイド形状のボディーを
有する攪拌装置の一例を示す斜視図である。
【図2】攪拌による流線を示す図である。
【図3】攪拌による流線を示す図である。
【図4】本発明の排水処理装置の一例を示す平面図と断
面図である。
【図5】本発明の排水処理装置の他の例を示す平面図と
断面図である。
【符号の説明】
1 オロイド形状ボディー 2 駆動シャフト 3 アーム 4 駆動装置 5 頸軸 6 攪拌装置 7 正転での流線 8 逆転での流線 9 原水および返送汚泥 10 処理混合水 11 攪拌機 12 攪拌機 13 散気装置 14 散気装置 15 無酸素ゾーン 16 好気ゾーン 17 無酸素ゾーン 18 好気ゾーン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4D029 AA03 AA09 AB01 BB01 4G035 AB10 AB22 4G036 AB30

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 周回する流路に排水を通して生物学的に
    浄化処理する方法において、流路の途中に揺動回転運動
    を行うボディーを有する攪拌装置を備え、これにより空
    気を供給するとともに排水を巡回させることを特徴とす
    る排水処理方法。
  2. 【請求項2】 排水を生物学的に浄化処理するための周
    回する流路からなる排水処理装置において、流路の途中
    に揺動回転運動を行うボディーを有する攪拌装置を備え
    たことを特徴とする排水処理装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006326558A (ja) * 2005-05-30 2006-12-07 Maezawa Ind Inc 曝気撹拌装置
CN113968622A (zh) * 2021-06-25 2022-01-25 北京绿恒科技有限公司 倒置式多环流微动力好氧颗粒污泥水处理装置

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JP2006326558A (ja) * 2005-05-30 2006-12-07 Maezawa Ind Inc 曝気撹拌装置
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CN113968622B (zh) * 2021-06-25 2023-04-28 北京绿恒科技有限公司 倒置式多环流微动力好氧颗粒污泥水处理装置

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