JP3549064B2 - 流動床型窒素除去装置 - Google Patents
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Description
【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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22218494A JP3549064B2 (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | 流動床型窒素除去装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22218494A JP3549064B2 (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | 流動床型窒素除去装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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