JP2022097821A - し尿処理施設の脱窒素槽補修方法 - Google Patents
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Abstract
Description
しかし、し尿処理施設における水槽はいずれも大型であるため、第一脱窒素槽の補修時に代替え水槽を用いる方法では、大型の代替え水槽を設置するための敷地の確保や高額な製造費が必要となる。例えば、標準脱窒素処理方式の場合、各水槽は、被処理液(し尿等)の一日の処理量の10倍程度を希釈するよう設計されている。このため、一日当り100m3の被処理液を処理する施設においては、第一脱窒素槽1000m3、硝化槽1000m3の水槽容量となり、第一脱窒素槽の代替え水槽も同等の水槽容量が必要であることから、代替え水槽を用いる方法では、製造コスト及び敷地確保のためのコストが高くならざるを得ない。
しかしながら、この選択は、経済性の観点から好ましくなく、やはり、施設の延命化を図り、より長期間の運転を継続できるよう、適切に補修することが望ましい。
この補修方法では、脱窒素槽への第一被処理液の供給を停止し、代わりに硝化槽へ第一被処理液を供給して、硝化槽で脱窒素及び硝化の処理を行うので、脱窒素槽を空の水槽にして脱窒素槽の補修を容易にすることができる。また、脱窒素槽を使用せずに硝化槽で脱窒素と硝化の処理を行うため、第一被処理液の濃度が高まり、第一被処理液の粘性の増加や温度上昇があるが、第二被処理液の供給経路において加水するため、当該粘性や温度を低減することができる。そして、当該粘性や温度が低減した第二被処理液から得られる沈殿液を硝化槽へ返送するので、硝化槽において第一被処理液の粘性や温度を低減することができる。
図1及び図2の処理施設1は、本発明の脱窒素槽補修方法を実施する前の処理施設を示す図である。脱窒素槽を補修する前の処理施設1は、予め設計された通り、処理施設1が備える各水槽を用いて通常の生物処理を行っているので、「通常運転時」の処理施設である。
一方、後述する図3~図5は、本発明の脱窒素槽補修方法を実施して、第一脱窒素槽2を補修するときの処理施設1′の一部を示す図である。第一脱窒素槽2を補修するために後述の仮設配管等を仮設した処理施設1′は、生物処理に第一脱窒素槽2を使用せず、代わりに第一脱窒素槽2で行っていた脱窒素の機能を硝化槽3が兼ねる。すなわち、処理施設1の各水槽の一部が予め設計された通りの用法で使用されずに生物処理が行われるので、処理施設1′は、「補修時」の処理施設である。なお、図3に図示していない処理施設1′の構成は、図1の「通常運転時」の処理施設1の構成と同一である。
第一沈殿槽4は、整流筒4cを備えているので、第一沈殿槽4に注液される第二被処理液の流れを緩和し、当該第二被処理液からの第一沈殿液の分離を促進する。また、第一沈殿槽4は、排出管4eを備え、第一沈殿液が分離された第二被処理液は、第三被処理液として排出管4eから排出される。
また、硝化槽3は、硝化のための散気装置3bを備えている。散気装置3bの空気溶解効率は、例えば6~8%程度である。硝化槽3の構造は、図2を用いて後述する。
ここで、上記前段の各水槽2~4はそれぞれ独立した別個の水槽として設けられる。第一被処理液はし尿を主成分とする液であり、し尿のみで形成された液でもよいし、し尿以外の成分(例えば、紙など)を含んで形成された液でもよい。
第二沈殿槽7は、排出管7eを備え、第二沈殿液が分離された第四被処理液は、第五被処理液として排出管7eから排出され、後処理施設(図示せず)に供給される。
ここで、上記後段の各水槽5~7はそれぞれ独立した別個の水槽として設けられる。
具体的には、仕切壁3aは、硝化槽3の略方形の内部を当該上流の側(上流側)の半分と当該下流の側(下流側)の半分とに仕切り、当該上流側から当該下流側へ第一被処理液が流れる構造となっている。
これにより、硝化槽3の内部の第一被処理液は、図中破線矢印で示すように、当該内部の上流側から下流側に向かって、仕切壁3aを迂回するように流れる。図2では、散気装置3bは、仕切壁3aを挟んだ当該上流側と当該下流側の二箇所に配置されている。しかし、散気装置3bの位置や個数はこれに限られない。「通常運転時」の処理施設1では、散気装置3bにより第一被処理液を曝気することで、硝化槽3の内部の上流側と下流側の全域で、第一被処理液の硝化を行う。
本実施形態の脱窒素槽補修方法は、少なくとも第一工程乃至第四工程の四つの工程を含む。
図2に示す硝化槽3で第一被処理液の脱窒素及び硝化を行う際は、硝化槽3の内部の上流側に配置した散気装置3bは停止(若しくは散気量を減少させる)し、下流側に配置した散気装置3bを動作させる。これにより、当該上流側で第一被処理液の脱窒素を行い、当該下流側で第一被処理液の硝化を行うことができる。なお、下流側に配置した散気装置3bは、硝化の効率を向上するために、後述の高効率な散気装置24に交換するのが望ましい。
この工程により、第一脱窒素槽2を空の水槽とすることが可能になる。また、硝化槽3において、第一脱窒素槽2で行っていた脱窒素の処理と、もともと硝化槽3で行っていた硝化の処理の両方の処理を行うことができるので、第一脱窒素槽2を使用せずに、「通常運転時」と同様の生物処理を行うことができる。
第一工程において、脱窒素槽2を使用せず、代わりに脱窒素槽2で行っていた脱窒素の処理を、硝化槽3で硝化の処理と併せて行う。言い換えれば、「通常運転時」の処理施設1では第一脱窒素槽2と硝化槽3の二つの水槽の各々で脱窒素と硝化の処理をそれぞれ行っていたが、「補修時」の処理施設1′では、硝化槽3、すなわち1つの水槽で脱窒素と硝化の処理を行う。
このため、例えば、「通常運転時」の処理施設1において、第一脱窒素槽2と硝化槽3の二つの水槽で第一被処理液を生物処理する際に、活性汚泥浮遊物質MLSS(Mixed Liquor Suspended Solid)が6000mg/Lである場合、「補修時」の処理施設1′における硝化槽3のみでこの活性汚泥浮遊物質を含む第一被処理液の生物処理を行うには、MLSSが2倍の12000mg/Lの濃度となる。硝化槽3に貯留された第一被処理液に含まれるMLSSの濃度が高い状態では、第一被処理液の粘性が増加して発泡し、また、第一被処理液の温度が上昇する可能性がある。
そして、硝化槽3で硝化された第一被処理液を第二被処理液として下流の水槽(直近の水槽は第一沈殿槽4)に供給するが、粘性や温度が高い第二被処理液を下流の水槽に供給すると、下流の複数の水槽におけるそれぞれの処理に悪影響を与える恐れがある。
しかし、第一工程では、供給経路25において第二被処理液に加水し、第二被処理液の粘性や温度を低減することができるので、当該影響を抑制することができる。
第一沈殿槽4に貯留された第二被処理液は、第二工程において加水されて粘性や温度が低減されているので、その沈殿液の粘性や温度も低減している。従って、沈殿液を硝化槽3へ返送することで、硝化槽3内の第二被処理液の粘性の増加や温度上昇を抑制することができる。
第一乃至第三工程を実施することで、第一脱窒素槽2を空の水槽にして補修しても、「通常運転時」の処理施設1と同様の生物処理を、「補修時」の処理施設1′で継続して行うことができる。
第一脱窒素槽2を空の水槽(空水槽)にする際は、第一脱窒素槽2に残留する第一被処理液を、ポンプ等で排出すればよい。
なお、第一脱窒素槽2の補修は、例えば、第一脱窒素槽2のコンクリートの壁面に生じたひび割れや、当該壁面からコンクリートの一部が剥離した損傷箇所に、セメント等を塗り込んで固めればよい。これにより、第一脱窒素槽2の壁面を新設時と同様の滑らかな壁面に修復することができる。
まず、第一工程が備える仮設工程について説明する。
第一工程は、図3及び図4に示すように、供給管10と硝化槽3とを接続し、且つ、第一仮設配管バルブ21Vを備えた第一仮設配管21を配置する第一仮設工程と、供給管10において、第一仮設配管21及び供給管10の接続点と第一脱窒素槽2との間に供給管仮設バルブ10Vを配置する第二仮設工程とを備えている。
供給管仮設バルブ10Vが開弁されると、第一被処理液が供給管10を介して第一脱窒素槽2に供給される。一方、供給管仮設バルブ10Vが閉弁されると、第一脱窒素槽2への第一被処理液の供給が停止される。
第一仮設配管バルブ21Vが開弁されると、供給管10から第一仮設配管21を介して、第一被処理液が硝化槽3の内部における上記上流側の最も上流付近へ供給される。また、第一仮設配管バルブ21Vが閉弁されると、硝化槽3への第一被処理液の供給が停止される。
では、次に、第一工程がさらに備える第五仮設工程と第六仮設工程と第七仮設工程を説明する。
循環配管仮設バルブ11Vが開弁されると、硝化槽3で硝化された第一被処理液、すなわち、硝化槽3の内部において上記下流側の最も下流付近に存在する第二被処理液が循環配管11を介して硝化槽3から第一脱窒素槽2に供給される。一方、循環配管仮設バルブ11Vが閉弁されると、第一脱窒素槽2への第二被処理液の供給が停止される。
第三仮設配管バルブ23Vが開弁されると、硝化槽3の内部において上記最も下流付近に存在する第二被処理液が、循環配管11及び第三仮設配管23を介して、硝化槽3の内部における上記上流側の最も上流付近に供給される。一方、第三仮設配管バルブ23Vが閉弁されると、当該上流付近への第二被処理液の供給が停止される。
しかし、第五乃至第六仮設工程により、硝化槽3の内部における上記下流側の最も下流付近から上記上流側の最も上流付近へ、硝化された第一被処理液(第二被処理液)を循環させるため、硝化槽3の内部における第一被処理液の滞留時間を実質的に長くすることができる。従って、「補修時」の処理施設1′は、「通常運転時」の処理施設1と同様に、硝化槽3で十分な生物処理を行うことができる。
第七仮設工程では、「通常運転時」の処理施設1で硝化槽3がもともと備えている散気装置3bの散気管を交換することで、高効率な散気装置24とすることができる。例えば、散気装置3bの散気管における孔径と孔の数よりも、孔径を大きくし且つ孔の数を多くした散気管に交換すればよい。高効率な散気装置24は、空気溶解効率が12%以上であることが望ましい。
なお、上述したように、図2の硝化槽3の内部において上記上流側に配置した散気装置3bは、取り外す必要はなく、動作を停止させるだけでよい。第一脱窒素層2の補修が終了した後、仮設した第一仮設配管21等を取り外し、「補修時」の処理施設1′から「通常運転時」の処理施設1へ戻して再び運転する際、散気装置3bを使用するからである。
第二工程は、硝化槽3の内部において上記下流側の最も下流付近の第一被処理液の液中へ水中ポンプ26を逆さまに配置し、且つ、水中ポンプ26の吸込口26aを「通常運転時」の処理施設1における硝化槽3の液位Laよりも低い液位Lbに配置する第八仮設工程と、水中ポンプ26と第一沈殿槽4とを接続する供給経路25である水中ポンプ接続配管に、上記加水のための供給路(配管)20を形成する第九仮設工程とを備える。
水中ポンプ26を「逆さま」に配置とは、水中ポンプ26を製造したメーカーが想定する水中ポンプ26の使用時の姿勢(想定姿勢)と異なり、当該想定姿勢を上下逆転した姿勢に配置することを意味する。水中ポンプ26の使用時の想定姿勢は、一般的に、鉛直方向で見て、上方にモーターが配置され且つ下方に吸込口が配置される姿勢である。
水中ポンプ26には、水中ポンプ26に内蔵されたモーターを駆動する電気ケーブル26dと、当該モーターが駆動されることで、吸込口26aから吸い込んだ第一被処理液を第二被処理液として第一沈殿槽4へ移送するための上記供給経路25である水中ポンプ接続配管が接続される。
そして、図5に示すように、水中ポンプ26の吸込口26aを、「通常運転時」の処理施設1における硝化槽3の液位La(図中破線)よりも低い液位Lb(図中実線)に配置する。液位Lbは、液位Laよりも、例えば、鉛直方向で200mm程度低い。このため、水中ポンプ26の全体が、硝化槽3に貯留された第一被処理液の液中に浸漬される。
しかし、硝化槽3の液位Laよりも低い液位Lbに水中ポンプ26の吸込口26aを配置して水中ポンプ26を動作すると、硝化槽3の液位は液位Lbに維持されるので、排出管3eを介して第二被処理液が第一沈殿槽4に供給されることはない。
第三工程は、返送配管12に返送配管仮設バルブ12Vを配置する第三仮設工程と、返送配管12における返送配管仮設バルブ12V及び第一ポンプ14の間と硝化槽3とを接続し、且つ、第二仮設配管バルブ22Vを備えた第二仮設配管22を配置する第四仮設工程とを備える。
返送配管仮設バルブ12Vが開弁されると、第一沈殿槽4の第一沈殿液が、返送配管12を介して、第一脱窒素槽2に供給される。一方、返送配管仮設バルブ12Vが閉弁されると、第一沈殿液の第一脱窒素槽2への供給が停止される。
第二仮設配管バルブ22Vが開弁されると、第一沈殿槽4の第一沈殿液が、返送配管12から第二仮設配管22を介して、硝化槽3の内部における上記上流側の最も上流付近に供給される。一方、第二仮設配管バルブ22Vが閉弁されると、当該上流付近への第一沈殿液の供給が停止される。
すなわち、供給管仮設バルブ10Vを閉弁して第一脱窒素槽2への第一被処理液の供給を停止し、第一仮設配管バルブ21Vを開弁して第一被処理液を硝化槽3へ供給し、返送配管仮設バルブ12Vを閉弁して第一脱窒素槽2への第一沈殿液の返送を停止し、第二仮設配管バルブ22Vを開弁して硝化槽3へ第一沈殿液を返送する。
また、循環配管仮設バルブ11Vを閉弁して第一脱窒素槽2への第二被処理液の循環を停止し、第三仮設配管バルブ23Vを開弁して第二被処理液を硝化槽3の内部における上流へ循環させる。
1′ 補修時の処理施設(し尿処理施設)
2 第一脱窒素槽
2a 仕切壁
2e 排出管
3 硝化槽
3a 仕切壁
3b 散気装置
3e 排出管
4 第一沈殿槽
4c 整流筒
4e 排出管
5 第二脱窒素槽
5e 排出管
6 再曝気槽
6e 排出管
7 第二沈殿槽
7c 整流筒
7e 排出管
10 供給管
10V 供給管仮設バルブ
11 循環配管
11V 循環配管仮設バルブ
12 返送配管
12V 返送配管仮設バルブ
13 第二返送配管
14 第一ポンプ
15 第二ポンプ
16 第三ポンプ
20 水の供給路(配管)
21 第一仮設配管
21V 第一仮設配管バルブ
22 第二仮設配管
22V 第二仮設配管バルブ
23 第三仮設配管
23V 第三仮設配管バルブ
24 高効率散気装置
25 供給経路(水中ポンプ接続配管)
26 水中ポンプ
26a 吸込口
26b 支柱
26c ワイヤー
26d 電気ケーブル
La 通常運転時の硝化槽内の液位
Lb 補修時の硝化槽内の液位
Claims (5)
- それぞれが別個の水槽で形成された脱窒素槽と硝化槽と沈殿槽とを少なくとも備え、し尿を主成分とする第一被処理液を前記脱窒素槽に供給して脱窒素し、脱窒素した前記第一被処理液を前記脱窒素槽から前記硝化槽に供給して硝化し、硝化した前記第一被処理液を第二被処理液として前記硝化槽から前記沈殿槽に供給するし尿処理施設において、
前記脱窒素槽への前記第一被処理液の供給を停止し、前記脱窒素槽を経由せずに前記第一被処理液を前記硝化槽へ供給し、前記硝化槽で前記第一被処理液の脱窒素及び硝化を行う第一工程と、
前記硝化槽から前記沈殿槽へ前記第二被処理液を供給する際、前記第二被処理液の供給経路において加水する第二工程と、
前記沈殿槽において前記第二被処理液から重力沈殿した沈殿液を、前記硝化槽へ返送する第三工程と、
前記第一乃至第三工程を実施しつつ、前記脱窒素槽を補修する第四工程と
を有するし尿処理施設の脱窒素槽補修方法。 - 前記し尿処理施設は、前記第一被処理液を前記脱窒素槽へ供給する供給管と、前記沈殿槽から前記脱窒素槽へ前記沈殿液を第一ポンプにより返送する返送配管とを備え、
前記第一工程は、
前記供給管と前記硝化槽とを接続し、且つ、第一仮設配管バルブを備えた第一仮設配管を配置する第一仮設工程と、
前記供給管において、前記第一仮設配管及び前記供給管の接続点と前記脱窒素槽との間に供給管仮設バルブを配置する第二仮設工程とを備え、
前記第三工程は、
前記返送配管に返送配管仮設バルブを配置する第三仮設工程と、
前記返送配管における前記返送配管仮設バルブ及び前記第一ポンプの間と前記硝化槽とを接続し、且つ、第二仮設配管バルブを備えた第二仮設配管を配置する第四仮設工程とを備え、
前記供給管仮設バルブを閉弁して前記脱窒素槽への前記第一被処理液の供給を停止し、前記第一仮設配管バルブを開弁して前記第一被処理液を前記硝化槽へ供給し、前記返送配管仮設バルブを閉弁して前記脱窒素槽への前記沈殿液の返送を停止し、前記第二仮設配管バルブを開弁して前記硝化槽へ前記沈殿液を返送する請求項1に記載のし尿処理施設の脱窒素槽補修方法。 - 前記し尿処理施設は、前記硝化槽の内部における上流で前記第一被処理液の脱窒素を行い且つ前記内部における下流で前記第一被処理液の硝化を行い、
第二ポンプにより前記内部における下流から前記第二被処理液を前記脱窒素槽へ循環させる循環配管を備え、
前記第一工程は、
前記循環配管に循環配管仮設バルブを配置する第五仮設工程と、
前記循環配管における前記循環配管仮設バルブ及び前記第二ポンプの間と、前記硝化槽の前記内部における上流とを接続し、且つ、第三仮設配管バルブを備えた第三仮設配管を配置する第六仮設工程とをさらに備え、
前記循環配管仮設バルブを閉弁して前記脱窒素槽への前記第二被処理液の循環を停止し、前記第三仮設配管バルブを開弁して前記第二被処理液を前記硝化槽の前記内部における上流へ循環させる請求項2に記載のし尿処理施設の脱窒素槽補修方法。 - 前記第一工程は、前記硝化槽の前記内部における下流に、前記し尿処理施設の通常運転時に使用する散気装置よりも高効率な散気装置を配置して前記第一被処理液を硝化する第七仮設工程をさらに備え、
前記第二工程は、
前記硝化槽の前記内部における下流且つ前記第一被処理液の液中へ水中ポンプを逆さまに配置し、且つ、前記水中ポンプの吸込口を前記通常運転時における前記硝化槽の液位より低い液位に配置する第八仮設工程と、
前記水中ポンプと前記沈殿槽とを接続する前記供給経路である水中ポンプ接続配管に、前記加水のための供給路を形成する第九仮設工程とを備え、
前記水中ポンプを動作させて前記吸込口から前記沈殿槽へ前記水中ポンプ接続配管を介して前記第二被処理液を搬送し、且つ、前記供給路から水を供給する請求項3に記載のし尿処理施設の脱窒素槽補修方法。 - 前記し尿処理施設は、標準脱窒素処理方式のし尿処理施設である請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のし尿処理施設の脱窒素槽補修方法。
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