JP3549064B2 - 流動床型窒素除去装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、下水などアンモニア性窒素を含む有機性排水中のＢＯＤ成分および窒素を生物学的に処理して除去する流動床型窒素除去装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
湖沼、閉鎖性水域の富栄養化にみられるように栄養塩類（窒素、リン）の除去が水域環境保全の上から重要になってきている。
【０００３】
しかし、従来より排水中のＢＯＤ成分，ＳＳ成分を排除するため活性汚泥処理設備が使用されているが、活性汚泥処理設備により窒素やリンを排除することは充分でない。
【０００４】
ここで、下水などの排水からＢＯＤ成分および窒素を除去する生物学的方法には、活性汚泥法を基本としたいくつかの変法が考えられているが、現在、主として実用に供されている方法として、硝化液循環型の活性汚泥循環変法がある。この硝化液循環型の活性汚泥循環変法は、前段工程を脱窒素のための嫌気性槽、後段工程をＢＯＤ酸化とアンモニア性窒素の硝酸化のための好気性槽とし、好気性槽からの流出液、すなわち硝化液の一部を硝化液循環ポンプによって前段工程の嫌気性槽に循環させ、窒素を除去するものである。
【０００５】
そこで、従来の活性汚泥処理設備に脱窒素処理機能を付加して窒素除去装置へ改造することが考えられる。図１１の活性汚泥処理設備から図１２の流動床型窒素除去装置に改造する例を説明する。
【０００６】
図１１において、符号１０１は第１沈澱池を示し、この第１沈澱池１０１から有機性排水が曝気槽１０２に流入される。
曝気槽１０２には、その縦方向に走る配管１０３が設けられ、配管１０３に所定の間隔で上方を向く複数の空気ノズルからなる散気装置１０４が配置されている。
【０００７】
曝気槽１０２の液は、第２沈澱池１０５に流れるようになっている。第２沈澱池１０５には汚泥ポンプ１０６が連結され、この汚泥ポンプ１０６により第２沈澱池１０５に溜まった汚泥が曝気槽１０２内に返送されるようになっている。
【０００８】
上記の曝気槽１０２を改造して脱窒素処理機能を付加した流動床型窒素除去装置が図１２に示されている。
図１２において、符号２０１は第１沈澱池を、２０２は流動床型窒素除去装置を示す。流動床型窒素除去装置２０２は図１１の曝気槽１０２内を仕切板２０３で分割され、脱窒素槽２０４と曝気槽２０５とで構成されている。
【０００９】
第１沈澱池２０１から有機性排水が流動床型窒素除去装置２０２の脱窒素槽２０４に流入される。
曝気槽２０５には、その縦方向に走る配管２０６が設けられ、配管２０６に所定の間隔で上方を向く複数の空気ノズルからなる散気装置２０７が配置されている。
【００１０】
曝気槽２０５の液の一部は第２沈澱池２０８に流れるようになっている。第２沈澱池２０８には汚泥ポンプ２０９が連結され、この汚泥ポンプ２０９により汚泥が曝気槽２０５内に返送されるようになっている。また、循環ポンプ２１０により曝気槽２０５の液の一部が脱窒素槽２０４に戻るようになっている。
【００１１】
しかして、脱窒素槽２０４から曝気槽２０５に溢流水が生じ、曝気槽２０５では溢流水に含まれるＢＯＤ成分，ＳＳ成分の除去およびアンモニア性窒素の硝化が行なわれる。
【００１２】
そして、曝気槽２０５から硝化液の一部が循環ポンプ２１０により脱窒素槽２０４の嫌気性流動床に戻される。硝化液の一部は第２沈澱池２０８に流れる。脱窒素槽２０４においては上向流が形成され、この上向流により脱窒素槽２０４内の担体は浮遊・流動化される。担体の表面には微生物が付着繁殖し、上向流中のＢＯＤ成分と硝酸イオンが反応されて、硝酸イオンが窒素ガスと水とに分解され、従って、担体が流動されながら窒素が除去される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、活性汚泥処理方式では、一段の好気性生物処理槽だけを持ち、主にＢＯＤ成分を酸化除去することを目的にしている。従来の活性汚泥処理設備（図１１）に脱窒素処理機能を付加するためには、図１２に示すように、図１１に示す１つの曝気槽１０２を仕切板２０３を介して曝気槽２０５と脱窒素槽２０４とに分割したり、或いは、１つの曝気槽１０２とは別に脱窒素槽２０４を新たに設けたり、さらに、新たに循環ポンプ２１０を設ける必要がある等、大規模な工事が必要となる。
【００１４】
この工事を施工するため、既に有機性排水を受け入れて処理している活性汚泥処理設備を長期間停止する必要があり、また、種々の改造条件が無ければ実質的な改造が不可能となる。
【００１５】
このように、従来の活性汚泥処理設備（図１１）に脱窒素処理機能を付加して流動床型窒素除去装置を造る改造は困難であるという問題がある。
本発明は斯かる従来の問題点を解決するために為されたもので、その目的は、従来の活性汚泥処理設備に容易に脱窒素処理機能を付加することができる流動床型窒素除去装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、好気的状態で有機性排水のＢＯＤ処理及び硝化を行なう曝気槽と、曝気槽内に収容される１以上の流動反応槽と、流動反応槽に装着され曝気槽で生成された硝化液を流動反応槽内に送る循環ポンプとを備え、流動反応槽は、曝気槽内の有機性排水の水位よりも高い位置の開口部と曝気槽内の硝化液を内部に通過させる吸入口を有するタンクと、嫌気性流動床とを有していることを特徴とする。
【００１７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の流動床型窒素除去装置において、循環ポンプは流動反応槽内に装着されていることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１記載の流動床型窒素除去装置において、循環ポンプは流動反応槽外に装着され、循環ポンプの入口が曝気槽内に開口するとともに出口がタンクの吸入口に接続されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項２記載の流動床型窒素除去装置において、曝気槽内には硝化細菌を担持した担体が収容され、循環ポンプと一端が連結する吸入管が曝気槽内に配置され、吸入管の他端開口には、これを覆うスクリーンが設けられていることを特徴とする。
【００１９】
請求項５記載の発明は、好気的状態で有機性排水のＢＯＤ処理及び硝化を行なう曝気槽と、曝気槽内に収容される１以上の流動反応槽と、流動反応槽内に配設され、吸込口が曝気槽内に開口している循環ポンプと、流動反応槽内に設けられ、途中に循環ポンプ用の吐出口が形成されるとともに曝気槽内に連通する孔部が形成されている立管とを備え、流動反応槽は、曝気槽内の硝化液を内部に通過させる吸入部を底面に有するタンクと、嫌気性流動床とを有していることを特徴とする。
【００２０】
【作用】
請求項１記載の発明においては、流動反応槽から曝気槽に溢流水が生じ、曝気槽では溢流水に含まれるＢＯＤ成分，ＳＳ成分の除去およびアンモニア性窒素の硝化が行なわれる。
【００２１】
そして、曝気槽から硝化液の一部が循環ポンプにより流動反応槽の嫌気性流動床に戻される。流動反応槽においては上向流が形成され、この上向流により流動反応槽内の担体は浮遊・流動化される。上向流中のＢＯＤ成分と硝酸イオンが反応されて、硝酸イオンが窒素ガスと水とに分解され、従って、担体が流動されながら窒素が除去される。
【００２２】
請求項２記載の発明においては、循環ポンプは流動反応槽内に装着されているので、流動反応槽に循環ポンプを一体化した状態で、曝気槽に設置することができ、既存の活性汚泥処理設備の改造工事の施工を簡単にできる。
【００２３】
請求項３記載の発明においては、循環ポンプは流動反応槽の外部に装着されているので、流動反応槽の体積を確保できる。
請求項４記載の発明においては、曝気槽内には硝化細菌を担持した担体が収容され、循環ポンプと一端が連結する吸入管が曝気槽内に配置され、吸入管の他端開口には、これを覆うスクリーンが設けられているので、硝化細菌を担持した担体により曝気槽での硝化作用を促進させることができ、スクリーンにより曝気槽内に浮遊する担体の吸入管の吸引開口端への進入を阻止できる。
【００２４】
請求項５記載の発明においては、流動反応槽のタンクは、曝気槽内の硝化液を内部に通過させる吸入部を底面に有しているので、曝気槽から流動反応槽のタンクに送る硝化液の面積を、底面全域に亘って確保でき、流動反応槽内で上向流を均一に形成し、窒素の除去効率を高めることができる。
【００２５】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１ないし図３に基づいて、請求項１，２記載の発明に係る流動床型窒素除去装置の実施例を説明する。
【００２６】
図において、符号１は第１沈澱池を表し、この第１沈澱池１は原水供給管（図示せず）を介して曝気槽２と連絡している。
曝気槽２にはろ材充填層からなる好気性ろ床３が収容されている。好気性ろ床３は、粒状担体を充填した固定床型あるいは移動床型のいずれの型でもよく、その構造・機能は通常、有機性排水処理などで用いられる好気性ろ床と同一とされている。
【００２７】
曝気槽２内には、その図面上の下部左側を縦方向に走る配管４が設けられ、配管４に所定の間隔で上方を向くノズル５Ａを有する散気装置５が所定の間隔で配置されている。
【００２８】
曝気槽２の内部には３つの流動反応槽６，６，６が設置されている。
流動反応槽６はタンク７を有し、このタンク７に複数の脚部７Ｂが取り付けられ、複数の脚部７Ｂは曝気槽２の底面上に固定されている。
【００２９】
タンク７の開口部８の高さ位置は曝気槽２に入れられた有機性排水（原水）の水位ＷＬよりも高くなっている。
タンク７の底部７Ａには曝気槽２内の硝化液を内部に通過させる吸入口９が形成されている。
【００３０】
タンク７の底部７Ａ上には三角錐体１０が設けられ、三角錐体１０の開口端１０Ａと底部７Ａの間には環状隙間１０Ｂが形成されている。
三角錐体１０の内周面に間隔１１を隔てて開口部した台形錐体１２が配置され、この台形錐体１２の下端は底部７Ａに固定されている。
【００３１】
底部７Ａ上には循環ポンプ１３が三角錐体１０の内部に位置して固定されている。循環ポンプ１３の吸込口１３Ａはタンク７の吸入口９に接続している。循環ポンプ１３の吐出口１３Ｂは三角錐体１０内に開口している。循環ポンプ１３は硝化液を流動反応槽６に流すようになっている。
【００３２】
タンク７には嫌気性流動床１５が設けられている。タンク７の開口部８には生物膜剥離装置１４が装着されている。生物膜剥離装置１４は、エアリフト管１６と、エアリフト管１６の途中に設けられた空気供給管１６Ａと、このエアリフト管１６の上部に設けた分離部１７とを有する。
【００３３】
嫌気性流動床１５内には、担体Ｔとして粒状物（砂、活性炭、プラスチックろ材など）が充填され、上昇流により流動させられる。
曝気槽２の液は、第２沈澱池１８に流れるようになっている。第２沈澱池１８には汚泥ポンプ１９が連結され、この汚泥ポンプ１９により汚泥が曝気槽２内に返送されるようになっている。
【００３４】
しかして、本実施例においては、下水などアンモニア性窒素を含む有機性排水（原水）が第１沈澱池１に貯留されれ、ここから曝気槽２に送られる。
曝気槽２から硝化液の一部が循環ポンプ１３により流動反応槽６の嫌気性流動床１５に送られる。即ち、硝化液は曝気槽２→タンク７の吸入口９→循環ポンプ１３→間隔１１→環状隙間１０Ｂの順序でタンク７内に流入され、均一な上向流が形成される。これにより、窒素除去効率が高くなる。
【００３５】
流動反応槽６から曝気槽２に溢流水が生じ、曝気槽２の好気性ろ床３では溢流水に含まれるＢＯＤ成分，ＳＳ成分の除去及びアンモニア性窒素の硝化が行なわれる。
【００３６】
そして、流動反応槽６においては上向流が形成されているので、この上向流により流動反応槽６内の担体Ｔは浮遊・流動化される。担体Ｔの表面には微生物が付着繁殖し、上向流中のＢＯＤ成分と硝酸性窒素が反応されて、硝酸性窒素が窒素ガスと水とに分解され、従って、担体Ｔが流動されながら窒素が除去される。
【００３７】
また、嫌気性流動床１５内の担体Ｔを硝化液と共に流動させながら担体Ｔに付着する微生物濃度が高められる。この流動により、担体Ｔの全表面積が微生物の付着場所として提供されるようになり、担体２４の比表面積が飛躍的に増加し、担体Ｔの表面には微生物膜を形成する形で脱窒素菌が集積するので、高濃度化が達成される。従って、きわめて短時間（実質的には数分〜数十分）の脱窒素が可能とされる。
【００３８】
また、生物膜剥離装置１４では、エアリフト管１６内に空気を吹き込まれ、空気の撹乱作用でエアリフト管１６内を上昇する担体Ｔ４に付着した生物膜が剥離され、分離部１７において、エアリフト管１６を出た剥離生物と担体Ｔが比重の違いを利用して嫌気性流動床１５内の上昇流により分離される。
【００３９】
生物膜剥離装置１４によって生物膜が剥離された担体Ｔは、嫌気性流動床１５に沈降する一方、上昇流で押し出された剥離汚泥は曝気槽２の有機性排水の表面上に浮遊し、取り出して処理される。
【００４０】
以上の如き構成によれば、既存の活性汚泥処理設備の曝気槽２内に循環ポンプ１３を一体化した流動反応槽６を収容しさえすれば、従来の活性汚泥処理設備に脱窒素処理機能を付加した硝化液の循環システムができるので、既存の活性汚泥処理設備の大規模な改造工事を必要とすることなく、既存の活性汚泥処理設備の曝気槽２を流動床型窒素除去装置に容易に改造できる。また、嫌気性流動床６を用いているので、脱窒素時間が短くなり、従って、曝気槽２における曝気時間を長くとることができ、曝気槽２の大型化や散気装置５等の改造を不要にできる。
【００４１】
従って、流動反応槽６を工場にて製作し、現地搬入して据え付けることができるので、改造時には既設設備を停止する必要がなく工事施工を容易に行うことができる。
【００４２】
また、既存の活性汚泥処理設備の曝気槽２内に任意の数の流動反応槽６を収容したり、数を追加できるので、既存の活性汚泥処理設備の改造の自由度を高くできる。
【００４３】
さらに、循環ポンプ１３は流動反応槽６の内部に装着されているので、流動反応槽６に循環ポンプ１３を一体化した状態で、曝気槽２内に設置することができ、既存の活性汚泥処理設備の改造工事の施工を簡単にできる。
【００４４】
なお、本実施例においては、生物膜剥離装置１４により生成された剥離汚泥は曝気槽２の有機性排水の表面上に浮遊して取り出して処理されているが、図４に示すように、エアリフト管１６の周囲に配した戻し管２０の上端に水平管２１を連結し、この水平管２１から生成された剥離汚泥を第１沈澱池１に戻すようにすることもできる。
【００４５】
図５，図６は請求項１，３記載の発明に係る流動床型窒素除去装置の実施例を示す。本実施例においては、請求項１，２記載の発明に係る流動床型窒素除去装置と同一構成部分については同一符号を付して説明を省略し、相違する部分についてのみ説明する。
【００４６】
図において、曝気槽２の内部には流動反応槽３１が設置されている。
流動反応槽３１はタンク３２を有し、このタンク３２の底部３２Ａは曝気槽２の底面上に固定されている。
【００４７】
タンク３２の開口部３３の高さ位置は曝気槽２に入れられた有機性排水（原水）の水位よりも高くなっている。
タンク３２の側面には曝気槽２内の硝化液を内部に通過させる吸入口３４が形成されている。
【００４８】
タンク３２の側面下部には、吸入口３４に接続される循環ポンプ３５が固定されている。この循環ポンプ３５を駆動するためのモータ３６がタンク３２の側面上部に固定されている。
【００４９】
タンク３２の下部には、硝化液分配装置３７が設けられている。硝化液分配装置３７は、傾斜板３７Ａと、第１折曲板３７Ｂと、第２折曲板３７Ｃと、第３折曲板３７Ｄと、第４折曲板３７Ｅとから構成されている。
【００５０】
第１折曲板３７Ｂ，第２折曲板３７Ｃ，第３折曲板３７Ｄの断面形状は、逆Ｖ字形の一端を折り返した形状とされ、第４折曲板３７Ｅの断面は逆Ｖ字形とされている。傾斜板３７Ａと第１折曲板３７Ｂの一側と間には第１隙間３８Ａが形成され、第１折曲板３７Ｂの他側と第２折曲板３７Ｃの一側の間には第２隙間３８Ｂが形成され、第２折曲板３７Ｃの他側と第３折曲板３７Ｄの一側の間には第３隙間３８Ｃが形成され、第３折曲板３７Ｄの他側と第４折曲板３７Ｅの一側の間には第４隙間３８Ｄが形成されている。
【００５１】
硝化液分配装置３７の下部には分配室３９が形成されている。循環ポンプ３５からの硝化液は、分配室３９を通った後、硝化液分配装置３７を介してタンク３２内に均一に送られ、均一な上向流が形成される。
【００５２】
かかる構成の硝化液分配装置３７によれば、タンク３２の硝化液の供給される底面積が広いので、タンク３２内の上向流の均一化を確保し、窒素の除去効率を高めることができる。また、曝気槽２の形状が細長形状となっている場合に、タンク３２の長手方向の形状を任意に選定し、曝気槽２の形状に対応させることもできる。
【００５３】
さらに、循環ポンプ３５は流動反応槽３１の外部に装着されているので、流動反応槽３１の体積を確保し、窒素の除去効率を高めることができる。
図７，図８は請求項１，２，４記載の発明に係る流動床型窒素除去装置の実施例を示す。本実施例においては、請求項１，２記載の発明に係る流動床型窒素除去装置と同一構成部分については同一符号を付して説明を省略し、相違する部分についてのみ説明する。
【００５４】
図において、曝気槽２内に硝化細菌を付着保持或いは包括固定する微生物付着担体４１が収容され、硝化液に浮遊している。これにより、曝気槽２内の硝化作用を促進させ、曝気槽２の容積が不足して硝化反応が充分に進まない場合に対処できる。
【００５５】
そして、流動反応槽６のタンク７には循環ポンプ１３に連結される吸入管４２が垂設され、吸入管４２の他端開口４２Ａを覆って半円湾曲状のスクリーン４３がタンク７の上端に固定されている。
【００５６】
従って、スクリーン４３によって、浮遊している微生物付着担体４１の吸入管４２の吸引開口端４２Ａへの流入が阻止され、吸入管４２の吸引開口端４２Ａに微生物付着担体４１が吸引されないようにすることができる。
【００５７】
また、図９，図１０は請求項５記載の発明に係る流動床型窒素除去装置を示す。本実施例においては、請求項１，２記載の発明に係る流動床型窒素除去装置と同一構成部分については同一符号を付して説明を省略し、相違する部分についてのみ説明する。
【００５８】
図において、曝気槽２内に１以上の流動反応槽５１が収容されている。曝気槽２は好気的状態で有機性排水のＢＯＤ処理及び硝化を行なう。
流動反応槽５１は箱状のタンク５２と、嫌気性流動床５３とを有している。タンク５２は曝気槽２内の硝化液を内部に通過させる吸入部５４を底面に有している。
【００５９】
流動反応槽５１の内部に循環ポンプ５５，５６が配設され、循環ポンプ５５，５６の各吸込口５５Ａ，５６Ａが曝気槽２内に開口している。流動反応槽５１には循環ポンプ５５，５６の各吸込口５５Ａ，５６Ａを覆ってスクリーン５７が設けられている。
【００６０】
そして、流動反応槽５１を立管５８が貫通し、立管５８の途中に循環ポンプ５５，５６用の各吐出口５５Ｂ，５６Ｂが形成され、立管５８の下端には曝気槽２内に連通する孔部５８が形成されている。
【００６１】
かかる構成によれば、流動反応槽５１のタンク５２は、曝気槽２内の硝化液を内部に通過させる吸入部５４を底面に有しているので、曝気槽２から流動反応槽５１のタンク５２に送る硝化液の面積を、底面全域に亘って確保でき、流動反応槽５１のタンク５２内で上向流を均一に形成し、窒素の除去効率を高めることができる。
【００６２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、既存の活性汚泥処理設備の曝気槽内に流動反応槽を収容しさえすれば、従来の活性汚泥処理設備に脱窒素処理機能を付加した硝化液の循環システムができるので、既存の活性汚泥処理設備の大規模な改造工事を必要とすることなく、既存の活性汚泥処理設備の曝気槽を流動床型窒素除去装置に容易に改造できる。
【００６３】
従って、流動反応槽を工場にて製作し、現地搬入して据え付けることができるので、改造時には既設設備を停止する必要がなく工事施工を容易に行うことができる。
【００６４】
また、既存の活性汚泥処理設備の曝気槽内に任意の数の流動反応槽を収容したり、数を追加できるので、既存の活性汚泥処理設備の改造の自由度を高くできる。
【００６５】
請求項２記載の発明によれば、循環ポンプは流動反応槽の内部に装着されているので、流動反応槽に循環ポンプを一体化した状態で、曝気槽に設置することができ、既存の活性汚泥処理設備の改造工事の施工を簡単にできる。
【００６６】
請求項３記載の発明によれば、循環ポンプは流動反応槽の外部に装着されているので、流動反応槽の体積を確保できる。
請求項４記載の発明によれば、曝気槽内には硝化細菌を担持した担体が収容され、循環ポンプと連結する吸入管が曝気槽内に配置され、吸入管の吸引開口端には、これを囲むスクリーンが設けられているので、硝化細菌を担持した担体により曝気槽での硝化作用を促進させることができ、スクリーンにより曝気槽内に浮遊する担体の吸入管の吸引開口端への進入を阻止できる。
【００６７】
請求項５記載の発明によれば、流動反応槽のタンクは、曝気槽内の硝化液を内部に通過させる吸入部を底面に有しているので、曝気槽から流動反応槽のタンクに送る硝化液の面積を、底面全域に亘って確保でき、流動反応槽内で上向流を均一に形成し、窒素の除去効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１，２記載の発明に係る流動床型窒素除去装置の実施例を示す構成図である。
【図２】図１の拡大断面図である。
【図３】図２のＡ方向矢視図である。
【図４】同流動床型窒素除去装置の生物膜剥離装置の変形例を示す断面図である。
【図５】請求項１，３記載の発明に係る流動床型窒素除去装置の実施例を示す要部断面図である。
【図６】図５のＢ方向矢視図である。
【図７】請求項１，２，４記載の発明に係る流動床型窒素除去装置の実施例を示す要部断面図である。
【図８】図７のＣ方向矢視図である。
【図９】請求項５記載の発明に係る流動床型窒素除去装置の実施例を示す要部断面図である。
【図１０】図９のＤ方向矢視図である。
【図１１】従来の活性汚泥処理設備の構成図である。
【図１２】従来の活性汚泥処理設備に脱窒素処理機能を付加した構成図である。
【符号の説明】
２ 曝気槽
６ 流動反応槽
７ タンク
８ 開口部
１３ 循環ポンプ
１５ 嫌気性流動床
【産業上の利用分野】
本発明は、下水などアンモニア性窒素を含む有機性排水中のＢＯＤ成分および窒素を生物学的に処理して除去する流動床型窒素除去装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
湖沼、閉鎖性水域の富栄養化にみられるように栄養塩類（窒素、リン）の除去が水域環境保全の上から重要になってきている。
【０００３】
しかし、従来より排水中のＢＯＤ成分，ＳＳ成分を排除するため活性汚泥処理設備が使用されているが、活性汚泥処理設備により窒素やリンを排除することは充分でない。
【０００４】
ここで、下水などの排水からＢＯＤ成分および窒素を除去する生物学的方法には、活性汚泥法を基本としたいくつかの変法が考えられているが、現在、主として実用に供されている方法として、硝化液循環型の活性汚泥循環変法がある。この硝化液循環型の活性汚泥循環変法は、前段工程を脱窒素のための嫌気性槽、後段工程をＢＯＤ酸化とアンモニア性窒素の硝酸化のための好気性槽とし、好気性槽からの流出液、すなわち硝化液の一部を硝化液循環ポンプによって前段工程の嫌気性槽に循環させ、窒素を除去するものである。
【０００５】
そこで、従来の活性汚泥処理設備に脱窒素処理機能を付加して窒素除去装置へ改造することが考えられる。図１１の活性汚泥処理設備から図１２の流動床型窒素除去装置に改造する例を説明する。
【０００６】
図１１において、符号１０１は第１沈澱池を示し、この第１沈澱池１０１から有機性排水が曝気槽１０２に流入される。
曝気槽１０２には、その縦方向に走る配管１０３が設けられ、配管１０３に所定の間隔で上方を向く複数の空気ノズルからなる散気装置１０４が配置されている。
【０００７】
曝気槽１０２の液は、第２沈澱池１０５に流れるようになっている。第２沈澱池１０５には汚泥ポンプ１０６が連結され、この汚泥ポンプ１０６により第２沈澱池１０５に溜まった汚泥が曝気槽１０２内に返送されるようになっている。
【０００８】
上記の曝気槽１０２を改造して脱窒素処理機能を付加した流動床型窒素除去装置が図１２に示されている。
図１２において、符号２０１は第１沈澱池を、２０２は流動床型窒素除去装置を示す。流動床型窒素除去装置２０２は図１１の曝気槽１０２内を仕切板２０３で分割され、脱窒素槽２０４と曝気槽２０５とで構成されている。
【０００９】
第１沈澱池２０１から有機性排水が流動床型窒素除去装置２０２の脱窒素槽２０４に流入される。
曝気槽２０５には、その縦方向に走る配管２０６が設けられ、配管２０６に所定の間隔で上方を向く複数の空気ノズルからなる散気装置２０７が配置されている。
【００１０】
曝気槽２０５の液の一部は第２沈澱池２０８に流れるようになっている。第２沈澱池２０８には汚泥ポンプ２０９が連結され、この汚泥ポンプ２０９により汚泥が曝気槽２０５内に返送されるようになっている。また、循環ポンプ２１０により曝気槽２０５の液の一部が脱窒素槽２０４に戻るようになっている。
【００１１】
しかして、脱窒素槽２０４から曝気槽２０５に溢流水が生じ、曝気槽２０５では溢流水に含まれるＢＯＤ成分，ＳＳ成分の除去およびアンモニア性窒素の硝化が行なわれる。
【００１２】
そして、曝気槽２０５から硝化液の一部が循環ポンプ２１０により脱窒素槽２０４の嫌気性流動床に戻される。硝化液の一部は第２沈澱池２０８に流れる。脱窒素槽２０４においては上向流が形成され、この上向流により脱窒素槽２０４内の担体は浮遊・流動化される。担体の表面には微生物が付着繁殖し、上向流中のＢＯＤ成分と硝酸イオンが反応されて、硝酸イオンが窒素ガスと水とに分解され、従って、担体が流動されながら窒素が除去される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、活性汚泥処理方式では、一段の好気性生物処理槽だけを持ち、主にＢＯＤ成分を酸化除去することを目的にしている。従来の活性汚泥処理設備（図１１）に脱窒素処理機能を付加するためには、図１２に示すように、図１１に示す１つの曝気槽１０２を仕切板２０３を介して曝気槽２０５と脱窒素槽２０４とに分割したり、或いは、１つの曝気槽１０２とは別に脱窒素槽２０４を新たに設けたり、さらに、新たに循環ポンプ２１０を設ける必要がある等、大規模な工事が必要となる。
【００１４】
この工事を施工するため、既に有機性排水を受け入れて処理している活性汚泥処理設備を長期間停止する必要があり、また、種々の改造条件が無ければ実質的な改造が不可能となる。
【００１５】
このように、従来の活性汚泥処理設備（図１１）に脱窒素処理機能を付加して流動床型窒素除去装置を造る改造は困難であるという問題がある。
本発明は斯かる従来の問題点を解決するために為されたもので、その目的は、従来の活性汚泥処理設備に容易に脱窒素処理機能を付加することができる流動床型窒素除去装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、好気的状態で有機性排水のＢＯＤ処理及び硝化を行なう曝気槽と、曝気槽内に収容される１以上の流動反応槽と、流動反応槽に装着され曝気槽で生成された硝化液を流動反応槽内に送る循環ポンプとを備え、流動反応槽は、曝気槽内の有機性排水の水位よりも高い位置の開口部と曝気槽内の硝化液を内部に通過させる吸入口を有するタンクと、嫌気性流動床とを有していることを特徴とする。
【００１７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の流動床型窒素除去装置において、循環ポンプは流動反応槽内に装着されていることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１記載の流動床型窒素除去装置において、循環ポンプは流動反応槽外に装着され、循環ポンプの入口が曝気槽内に開口するとともに出口がタンクの吸入口に接続されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項２記載の流動床型窒素除去装置において、曝気槽内には硝化細菌を担持した担体が収容され、循環ポンプと一端が連結する吸入管が曝気槽内に配置され、吸入管の他端開口には、これを覆うスクリーンが設けられていることを特徴とする。
【００１９】
請求項５記載の発明は、好気的状態で有機性排水のＢＯＤ処理及び硝化を行なう曝気槽と、曝気槽内に収容される１以上の流動反応槽と、流動反応槽内に配設され、吸込口が曝気槽内に開口している循環ポンプと、流動反応槽内に設けられ、途中に循環ポンプ用の吐出口が形成されるとともに曝気槽内に連通する孔部が形成されている立管とを備え、流動反応槽は、曝気槽内の硝化液を内部に通過させる吸入部を底面に有するタンクと、嫌気性流動床とを有していることを特徴とする。
【００２０】
【作用】
請求項１記載の発明においては、流動反応槽から曝気槽に溢流水が生じ、曝気槽では溢流水に含まれるＢＯＤ成分，ＳＳ成分の除去およびアンモニア性窒素の硝化が行なわれる。
【００２１】
そして、曝気槽から硝化液の一部が循環ポンプにより流動反応槽の嫌気性流動床に戻される。流動反応槽においては上向流が形成され、この上向流により流動反応槽内の担体は浮遊・流動化される。上向流中のＢＯＤ成分と硝酸イオンが反応されて、硝酸イオンが窒素ガスと水とに分解され、従って、担体が流動されながら窒素が除去される。
【００２２】
請求項２記載の発明においては、循環ポンプは流動反応槽内に装着されているので、流動反応槽に循環ポンプを一体化した状態で、曝気槽に設置することができ、既存の活性汚泥処理設備の改造工事の施工を簡単にできる。
【００２３】
請求項３記載の発明においては、循環ポンプは流動反応槽の外部に装着されているので、流動反応槽の体積を確保できる。
請求項４記載の発明においては、曝気槽内には硝化細菌を担持した担体が収容され、循環ポンプと一端が連結する吸入管が曝気槽内に配置され、吸入管の他端開口には、これを覆うスクリーンが設けられているので、硝化細菌を担持した担体により曝気槽での硝化作用を促進させることができ、スクリーンにより曝気槽内に浮遊する担体の吸入管の吸引開口端への進入を阻止できる。
【００２４】
請求項５記載の発明においては、流動反応槽のタンクは、曝気槽内の硝化液を内部に通過させる吸入部を底面に有しているので、曝気槽から流動反応槽のタンクに送る硝化液の面積を、底面全域に亘って確保でき、流動反応槽内で上向流を均一に形成し、窒素の除去効率を高めることができる。
【００２５】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１ないし図３に基づいて、請求項１，２記載の発明に係る流動床型窒素除去装置の実施例を説明する。
【００２６】
図において、符号１は第１沈澱池を表し、この第１沈澱池１は原水供給管（図示せず）を介して曝気槽２と連絡している。
曝気槽２にはろ材充填層からなる好気性ろ床３が収容されている。好気性ろ床３は、粒状担体を充填した固定床型あるいは移動床型のいずれの型でもよく、その構造・機能は通常、有機性排水処理などで用いられる好気性ろ床と同一とされている。
【００２７】
曝気槽２内には、その図面上の下部左側を縦方向に走る配管４が設けられ、配管４に所定の間隔で上方を向くノズル５Ａを有する散気装置５が所定の間隔で配置されている。
【００２８】
曝気槽２の内部には３つの流動反応槽６，６，６が設置されている。
流動反応槽６はタンク７を有し、このタンク７に複数の脚部７Ｂが取り付けられ、複数の脚部７Ｂは曝気槽２の底面上に固定されている。
【００２９】
タンク７の開口部８の高さ位置は曝気槽２に入れられた有機性排水（原水）の水位ＷＬよりも高くなっている。
タンク７の底部７Ａには曝気槽２内の硝化液を内部に通過させる吸入口９が形成されている。
【００３０】
タンク７の底部７Ａ上には三角錐体１０が設けられ、三角錐体１０の開口端１０Ａと底部７Ａの間には環状隙間１０Ｂが形成されている。
三角錐体１０の内周面に間隔１１を隔てて開口部した台形錐体１２が配置され、この台形錐体１２の下端は底部７Ａに固定されている。
【００３１】
底部７Ａ上には循環ポンプ１３が三角錐体１０の内部に位置して固定されている。循環ポンプ１３の吸込口１３Ａはタンク７の吸入口９に接続している。循環ポンプ１３の吐出口１３Ｂは三角錐体１０内に開口している。循環ポンプ１３は硝化液を流動反応槽６に流すようになっている。
【００３２】
タンク７には嫌気性流動床１５が設けられている。タンク７の開口部８には生物膜剥離装置１４が装着されている。生物膜剥離装置１４は、エアリフト管１６と、エアリフト管１６の途中に設けられた空気供給管１６Ａと、このエアリフト管１６の上部に設けた分離部１７とを有する。
【００３３】
嫌気性流動床１５内には、担体Ｔとして粒状物（砂、活性炭、プラスチックろ材など）が充填され、上昇流により流動させられる。
曝気槽２の液は、第２沈澱池１８に流れるようになっている。第２沈澱池１８には汚泥ポンプ１９が連結され、この汚泥ポンプ１９により汚泥が曝気槽２内に返送されるようになっている。
【００３４】
しかして、本実施例においては、下水などアンモニア性窒素を含む有機性排水（原水）が第１沈澱池１に貯留されれ、ここから曝気槽２に送られる。
曝気槽２から硝化液の一部が循環ポンプ１３により流動反応槽６の嫌気性流動床１５に送られる。即ち、硝化液は曝気槽２→タンク７の吸入口９→循環ポンプ１３→間隔１１→環状隙間１０Ｂの順序でタンク７内に流入され、均一な上向流が形成される。これにより、窒素除去効率が高くなる。
【００３５】
流動反応槽６から曝気槽２に溢流水が生じ、曝気槽２の好気性ろ床３では溢流水に含まれるＢＯＤ成分，ＳＳ成分の除去及びアンモニア性窒素の硝化が行なわれる。
【００３６】
そして、流動反応槽６においては上向流が形成されているので、この上向流により流動反応槽６内の担体Ｔは浮遊・流動化される。担体Ｔの表面には微生物が付着繁殖し、上向流中のＢＯＤ成分と硝酸性窒素が反応されて、硝酸性窒素が窒素ガスと水とに分解され、従って、担体Ｔが流動されながら窒素が除去される。
【００３７】
また、嫌気性流動床１５内の担体Ｔを硝化液と共に流動させながら担体Ｔに付着する微生物濃度が高められる。この流動により、担体Ｔの全表面積が微生物の付着場所として提供されるようになり、担体２４の比表面積が飛躍的に増加し、担体Ｔの表面には微生物膜を形成する形で脱窒素菌が集積するので、高濃度化が達成される。従って、きわめて短時間（実質的には数分〜数十分）の脱窒素が可能とされる。
【００３８】
また、生物膜剥離装置１４では、エアリフト管１６内に空気を吹き込まれ、空気の撹乱作用でエアリフト管１６内を上昇する担体Ｔ４に付着した生物膜が剥離され、分離部１７において、エアリフト管１６を出た剥離生物と担体Ｔが比重の違いを利用して嫌気性流動床１５内の上昇流により分離される。
【００３９】
生物膜剥離装置１４によって生物膜が剥離された担体Ｔは、嫌気性流動床１５に沈降する一方、上昇流で押し出された剥離汚泥は曝気槽２の有機性排水の表面上に浮遊し、取り出して処理される。
【００４０】
以上の如き構成によれば、既存の活性汚泥処理設備の曝気槽２内に循環ポンプ１３を一体化した流動反応槽６を収容しさえすれば、従来の活性汚泥処理設備に脱窒素処理機能を付加した硝化液の循環システムができるので、既存の活性汚泥処理設備の大規模な改造工事を必要とすることなく、既存の活性汚泥処理設備の曝気槽２を流動床型窒素除去装置に容易に改造できる。また、嫌気性流動床６を用いているので、脱窒素時間が短くなり、従って、曝気槽２における曝気時間を長くとることができ、曝気槽２の大型化や散気装置５等の改造を不要にできる。
【００４１】
従って、流動反応槽６を工場にて製作し、現地搬入して据え付けることができるので、改造時には既設設備を停止する必要がなく工事施工を容易に行うことができる。
【００４２】
また、既存の活性汚泥処理設備の曝気槽２内に任意の数の流動反応槽６を収容したり、数を追加できるので、既存の活性汚泥処理設備の改造の自由度を高くできる。
【００４３】
さらに、循環ポンプ１３は流動反応槽６の内部に装着されているので、流動反応槽６に循環ポンプ１３を一体化した状態で、曝気槽２内に設置することができ、既存の活性汚泥処理設備の改造工事の施工を簡単にできる。
【００４４】
なお、本実施例においては、生物膜剥離装置１４により生成された剥離汚泥は曝気槽２の有機性排水の表面上に浮遊して取り出して処理されているが、図４に示すように、エアリフト管１６の周囲に配した戻し管２０の上端に水平管２１を連結し、この水平管２１から生成された剥離汚泥を第１沈澱池１に戻すようにすることもできる。
【００４５】
図５，図６は請求項１，３記載の発明に係る流動床型窒素除去装置の実施例を示す。本実施例においては、請求項１，２記載の発明に係る流動床型窒素除去装置と同一構成部分については同一符号を付して説明を省略し、相違する部分についてのみ説明する。
【００４６】
図において、曝気槽２の内部には流動反応槽３１が設置されている。
流動反応槽３１はタンク３２を有し、このタンク３２の底部３２Ａは曝気槽２の底面上に固定されている。
【００４７】
タンク３２の開口部３３の高さ位置は曝気槽２に入れられた有機性排水（原水）の水位よりも高くなっている。
タンク３２の側面には曝気槽２内の硝化液を内部に通過させる吸入口３４が形成されている。
【００４８】
タンク３２の側面下部には、吸入口３４に接続される循環ポンプ３５が固定されている。この循環ポンプ３５を駆動するためのモータ３６がタンク３２の側面上部に固定されている。
【００４９】
タンク３２の下部には、硝化液分配装置３７が設けられている。硝化液分配装置３７は、傾斜板３７Ａと、第１折曲板３７Ｂと、第２折曲板３７Ｃと、第３折曲板３７Ｄと、第４折曲板３７Ｅとから構成されている。
【００５０】
第１折曲板３７Ｂ，第２折曲板３７Ｃ，第３折曲板３７Ｄの断面形状は、逆Ｖ字形の一端を折り返した形状とされ、第４折曲板３７Ｅの断面は逆Ｖ字形とされている。傾斜板３７Ａと第１折曲板３７Ｂの一側と間には第１隙間３８Ａが形成され、第１折曲板３７Ｂの他側と第２折曲板３７Ｃの一側の間には第２隙間３８Ｂが形成され、第２折曲板３７Ｃの他側と第３折曲板３７Ｄの一側の間には第３隙間３８Ｃが形成され、第３折曲板３７Ｄの他側と第４折曲板３７Ｅの一側の間には第４隙間３８Ｄが形成されている。
【００５１】
硝化液分配装置３７の下部には分配室３９が形成されている。循環ポンプ３５からの硝化液は、分配室３９を通った後、硝化液分配装置３７を介してタンク３２内に均一に送られ、均一な上向流が形成される。
【００５２】
かかる構成の硝化液分配装置３７によれば、タンク３２の硝化液の供給される底面積が広いので、タンク３２内の上向流の均一化を確保し、窒素の除去効率を高めることができる。また、曝気槽２の形状が細長形状となっている場合に、タンク３２の長手方向の形状を任意に選定し、曝気槽２の形状に対応させることもできる。
【００５３】
さらに、循環ポンプ３５は流動反応槽３１の外部に装着されているので、流動反応槽３１の体積を確保し、窒素の除去効率を高めることができる。
図７，図８は請求項１，２，４記載の発明に係る流動床型窒素除去装置の実施例を示す。本実施例においては、請求項１，２記載の発明に係る流動床型窒素除去装置と同一構成部分については同一符号を付して説明を省略し、相違する部分についてのみ説明する。
【００５４】
図において、曝気槽２内に硝化細菌を付着保持或いは包括固定する微生物付着担体４１が収容され、硝化液に浮遊している。これにより、曝気槽２内の硝化作用を促進させ、曝気槽２の容積が不足して硝化反応が充分に進まない場合に対処できる。
【００５５】
そして、流動反応槽６のタンク７には循環ポンプ１３に連結される吸入管４２が垂設され、吸入管４２の他端開口４２Ａを覆って半円湾曲状のスクリーン４３がタンク７の上端に固定されている。
【００５６】
従って、スクリーン４３によって、浮遊している微生物付着担体４１の吸入管４２の吸引開口端４２Ａへの流入が阻止され、吸入管４２の吸引開口端４２Ａに微生物付着担体４１が吸引されないようにすることができる。
【００５７】
また、図９，図１０は請求項５記載の発明に係る流動床型窒素除去装置を示す。本実施例においては、請求項１，２記載の発明に係る流動床型窒素除去装置と同一構成部分については同一符号を付して説明を省略し、相違する部分についてのみ説明する。
【００５８】
図において、曝気槽２内に１以上の流動反応槽５１が収容されている。曝気槽２は好気的状態で有機性排水のＢＯＤ処理及び硝化を行なう。
流動反応槽５１は箱状のタンク５２と、嫌気性流動床５３とを有している。タンク５２は曝気槽２内の硝化液を内部に通過させる吸入部５４を底面に有している。
【００５９】
流動反応槽５１の内部に循環ポンプ５５，５６が配設され、循環ポンプ５５，５６の各吸込口５５Ａ，５６Ａが曝気槽２内に開口している。流動反応槽５１には循環ポンプ５５，５６の各吸込口５５Ａ，５６Ａを覆ってスクリーン５７が設けられている。
【００６０】
そして、流動反応槽５１を立管５８が貫通し、立管５８の途中に循環ポンプ５５，５６用の各吐出口５５Ｂ，５６Ｂが形成され、立管５８の下端には曝気槽２内に連通する孔部５８が形成されている。
【００６１】
かかる構成によれば、流動反応槽５１のタンク５２は、曝気槽２内の硝化液を内部に通過させる吸入部５４を底面に有しているので、曝気槽２から流動反応槽５１のタンク５２に送る硝化液の面積を、底面全域に亘って確保でき、流動反応槽５１のタンク５２内で上向流を均一に形成し、窒素の除去効率を高めることができる。
【００６２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、既存の活性汚泥処理設備の曝気槽内に流動反応槽を収容しさえすれば、従来の活性汚泥処理設備に脱窒素処理機能を付加した硝化液の循環システムができるので、既存の活性汚泥処理設備の大規模な改造工事を必要とすることなく、既存の活性汚泥処理設備の曝気槽を流動床型窒素除去装置に容易に改造できる。
【００６３】
従って、流動反応槽を工場にて製作し、現地搬入して据え付けることができるので、改造時には既設設備を停止する必要がなく工事施工を容易に行うことができる。
【００６４】
また、既存の活性汚泥処理設備の曝気槽内に任意の数の流動反応槽を収容したり、数を追加できるので、既存の活性汚泥処理設備の改造の自由度を高くできる。
【００６５】
請求項２記載の発明によれば、循環ポンプは流動反応槽の内部に装着されているので、流動反応槽に循環ポンプを一体化した状態で、曝気槽に設置することができ、既存の活性汚泥処理設備の改造工事の施工を簡単にできる。
【００６６】
請求項３記載の発明によれば、循環ポンプは流動反応槽の外部に装着されているので、流動反応槽の体積を確保できる。
請求項４記載の発明によれば、曝気槽内には硝化細菌を担持した担体が収容され、循環ポンプと連結する吸入管が曝気槽内に配置され、吸入管の吸引開口端には、これを囲むスクリーンが設けられているので、硝化細菌を担持した担体により曝気槽での硝化作用を促進させることができ、スクリーンにより曝気槽内に浮遊する担体の吸入管の吸引開口端への進入を阻止できる。
【００６７】
請求項５記載の発明によれば、流動反応槽のタンクは、曝気槽内の硝化液を内部に通過させる吸入部を底面に有しているので、曝気槽から流動反応槽のタンクに送る硝化液の面積を、底面全域に亘って確保でき、流動反応槽内で上向流を均一に形成し、窒素の除去効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１，２記載の発明に係る流動床型窒素除去装置の実施例を示す構成図である。
【図２】図１の拡大断面図である。
【図３】図２のＡ方向矢視図である。
【図４】同流動床型窒素除去装置の生物膜剥離装置の変形例を示す断面図である。
【図５】請求項１，３記載の発明に係る流動床型窒素除去装置の実施例を示す要部断面図である。
【図６】図５のＢ方向矢視図である。
【図７】請求項１，２，４記載の発明に係る流動床型窒素除去装置の実施例を示す要部断面図である。
【図８】図７のＣ方向矢視図である。
【図９】請求項５記載の発明に係る流動床型窒素除去装置の実施例を示す要部断面図である。
【図１０】図９のＤ方向矢視図である。
【図１１】従来の活性汚泥処理設備の構成図である。
【図１２】従来の活性汚泥処理設備に脱窒素処理機能を付加した構成図である。
【符号の説明】
２ 曝気槽
６ 流動反応槽
７ タンク
８ 開口部
１３ 循環ポンプ
１５ 嫌気性流動床
Claims (5)
- 好気的状態で有機性排水のＢＯＤ処理及び硝化を行なう曝気槽と、
曝気槽内に収容される１以上の流動反応槽と、
流動反応槽に装着され曝気槽で生成された硝化液を流動反応槽内に送る循環ポンプとを備え、
流動反応槽は、
曝気槽内の有機性排水の水位よりも高い位置の開口部と曝気槽内の硝化液を内部に通過させる吸入口を有するタンクと、嫌気性流動床とを有していることを特徴とする流動床型窒素除去装置。 - 循環ポンプは流動反応槽内に装着されていることを特徴とする請求項１記載の流動床型窒素除去装置。
- 循環ポンプは流動反応槽外に装着され、循環ポンプの入口が曝気槽内に開口するとともに出口がタンクの吸入口に接続されていることを特徴とする請求項１記載の流動床型窒素除去装置。
- 曝気槽内には硝化細菌を担持した担体が収容され、
循環ポンプと一端が連結する吸入管が曝気槽内に配置され、
吸入管の他端開口には、これを覆うスクリーンが設けられていることを特徴とする請求項２記載の流動床型窒素除去装置。 - 好気的状態で有機性排水のＢＯＤ処理及び硝化を行なう曝気槽と、
曝気槽内に収容される１以上の流動反応槽と、
流動反応槽内に配設され、吸込口が曝気槽内に開口している循環ポンプと、
流動反応槽内に設けられ、途中に循環ポンプ用の吐出口が形成されるとともに曝気槽内に連通する孔部が形成されている立管とを備え、
流動反応槽は、
曝気槽内の硝化液を内部に通過させる吸入部を底面に有するタンクと、嫌気性流動床とを有していることを特徴とする流動床型窒素除去装置。
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