JP3872302B2

JP3872302B2 - 排水処理装置

Info

Publication number: JP3872302B2
Application number: JP2001027203A
Authority: JP
Inventors: 久人竹田
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-02-02
Filing date: 2001-02-02
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2021-02-02
Also published as: JP2002224689A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、脱臭装置を備えた排水処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、有機性排水中の硝酸塩等を活性汚泥により脱窒する脱窒槽と、脱窒された排水中のアンモニア分を活性汚泥により硝化する硝化槽と、硝化された活性汚泥含有排水の一部を脱窒槽に戻す循環手段とを備えたいわゆる循環脱窒型の排水処理装置が用いられている。そして、例えば、特開平１０−１５５８８号公報に開示されているように、循環手段によって脱窒槽に戻す活性汚泥含有排水を脱窒槽の水面上に設置された充填層に散水することによって、脱窒槽から発生する有臭ガスを脱臭する脱臭装置を備えた排水処理装置が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような脱臭装置を備える排水処理装置においては充填層に活性汚泥等の固形分が詰まりやすく、詰まり予防のために頻繁な充填層の洗浄が欠かせずメンテナンスコストが高いという問題がある。
【０００４】
一方、このような循環型の排水処理装置の脱臭装置において、さらに脱窒槽以外から発生する有臭ガスを脱臭することが望まれている。しかしながら、上述の排水処理装置では、脱窒槽以外から発生する有臭ガスの脱臭には対応していない。また、上述の排水処理装置の脱窒槽に外部から有臭ガスを供給しようとすると、脱窒処理中の活性汚泥含有排水と外部からの有臭ガスとが直接接触して活性汚泥含有排水の溶存酸素濃度が上昇し、脱窒槽内の嫌気性条件が維持しにくくなって脱窒効率が悪化するという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、脱窒槽の嫌気性条件を維持しつつ外部の有臭ガスを効率的に脱臭することが可能な脱臭装置を備えた排水処理装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意検討を進めた結果、硝化槽から脱窒槽に循環する排水の一部を、脱窒槽とは異なる外部の容器で有臭ガスと接触させた後に脱窒槽に戻すことにより、脱窒槽内の嫌気性条件を維持しつつ有臭ガスの脱臭が可能であること、また、活性汚泥含有排水を当該容器中の有臭ガスに噴霧するとともに、有臭ガスを当該容器中に保持される活性汚泥含有排水中に散気することにより、従来は充分な脱臭のために必要と考えられていた充填層を配置せずとも有臭ガスの充分かつ効率的な脱臭が可能であることを見出した。
【０００７】
本発明に係る排水処理装置は、有機性排水を受け入れ嫌気性条件下で脱窒処理を行なう脱窒手段と、脱窒手段で脱窒処理された排水を受け入れ好気性条件下で硝化処理を行なう硝化手段と、硝化手段で硝化処理された排水の少なくとも一部を脱窒手段に戻す循環手段とを備える排水処理装置において、循環手段は、所定の水位に排水が保持される容器と、脱窒手段に戻される排水を容器内の上方から噴霧して液滴を形成させる噴霧手段と、容器内に保持される排水中に有臭ガスを散気する散気手段とを具備しており、噴霧手段と容器内に保持された排水の液面との間に液滴が液面まで有臭ガスと向流接触しつつ自由落下するガス液滴接触部が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の排水処理装置によれば、硝化手段において活性汚泥により硝化され脱窒手段に戻される排水を脱窒手段とは別の容器を備える脱臭装置内で有臭ガスと接触させることにより有臭ガスの脱臭がなされ、有臭ガスが脱臭される際に脱窒手段内の液体と有臭ガスとが直接接触しないので、脱窒手段内の嫌気性条件が容易に維持され、脱窒能力が低下しない。
【０００９】
また、脱臭装置の容器に保持される活性汚泥含有排水中に有臭ガスが散気されて液中を上昇し、有臭ガスと活性汚泥含有排水とが良好に接触して有臭ガスが効率よく脱臭されるとともに、散気されて液中を上昇した後液面上のガス液滴接触部に放出された未脱臭の有臭ガスも、噴霧手段によって噴霧された活性汚泥含有排水の液滴と向流接触して効率良く脱臭されるので、充填層を必要とすることなく高効率に有臭ガスの脱臭がなされる。そして、充填層を必要としないので、活性汚泥等の詰まりによる充填層の閉塞等の問題も起こらない。
【００１０】
ここで、散気手段は、液面より２００〜２５０ｍｍ下方から有臭ガスを散気するものであることが好ましい。
【００１１】
散気位置と水面との間隔が２００ｍｍ未満では、活性汚泥含有排水と有臭ガスとの接触時間が短くなって脱臭効率が低下する傾向にある。一方、散気位置と水面との間隔が２５０ｍｍを超えると、散気するために高い有臭ガスの圧力を必要とし、有臭ガスの排気に用いられる一般的なファンの吐出圧力では散気が困難となる傾向にある。
【００１２】
また、容器から脱窒手段に戻されるべき排水を所定時間静置させて脱気せしめる脱気手段をさらに備えることが好ましい。
【００１３】
脱気手段を備えることにより、脱窒手段に戻される排水が脱気され、溶存酸素濃度が充分に低くなったのちに脱窒手段に戻るので、脱窒手段をより確実に嫌気性条件に維持することが可能とされる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る排水処理装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１５】
図１は、本発明の排水処理装置の実施形態を示す模式図である。本実施形態の排水処理装置１００は、排水中の窒素分を脱窒する脱窒槽（脱窒手段）１０と、排水中のアンモニア等を硝化する硝化槽（硝化手段）１１と、硝化された排水に対して２度目の脱窒をする二次脱窒槽１２と、２度目の脱窒がなされた排水中に残留する分解性有機物を酸化する酸化槽１３と、分解性有機物が酸化された排水から活性汚泥を分離する膜分離器１４と、有臭ガスを脱臭する脱臭装置１と、脱臭装置１に隣接し脱臭装置１で有臭ガスを脱臭した排水を脱気する脱気槽（脱気手段）２とを備えている。
【００１６】
脱窒槽１０は、嫌気性条件下で活性汚泥中の脱窒菌によって排水中の硝酸塩や亜硝酸塩等の窒素酸化物を排水中の分解性有機物を炭素源として還元し窒素にする生物処理槽であり、他の系からの有機系排水を受け入れるラインＬ１と、脱気槽２からの排水を受け入れるラインＬ３と、脱窒槽１０で脱窒処理した排水を硝化槽１１へ溢流させる溢流管２１とを備えている。
【００１７】
硝化槽１１は、好気性条件下で活性汚泥中の硝化菌によって排水中のアンモニア等を硝酸塩や亜硝酸塩等の窒素酸化物に硝化する生物処理槽であり、脱窒槽１０からの排水を受け入れる溢流管２１が接続されているとともに、硝化槽１１で硝化処理された排水の一部を二次脱窒槽へ送るラインＬ５と、硝化槽１１で硝化処理された排水の一部をポンプ５０を介して脱臭装置１へ送るラインＬ２とが接続されている。また、硝化槽１１は、硝化槽１１内の排水を空気等に晒して好気性条件とするための曝気管３２を備え、この曝気管３２はブロアー６１に接続されている。
【００１８】
そして、硝化槽１１で硝化処理された排水の一部は、ポンプ５０、ラインＬ２、脱臭装置１、脱気槽２およびラインＬ３によって形成される循環装置（循環手段）７０を介して脱窒槽１０へ循環される。
【００１９】
二次脱窒槽１２は、硝化槽１１で硝化された排水中に残留する硝酸塩や亜硝酸塩等の窒素酸化物を、活性汚泥中の脱窒菌と炭素源として添加されるメタノールとにより嫌気性条件下で還元脱窒して除去するものであり、メタノールを添加するメタノール供給器６３と、脱窒された排水を溢流させて酸化槽１３へ送る溢流管４８とを備えている。
【００２０】
酸化槽１３は、二次脱窒槽１２で脱窒された排水中に残留するメタノール等の分解性有機物を、好気性条件下で活性汚泥中の酸化菌によって酸化分解するものであり、二次脱窒槽１２の排水を受け入れる溢流管４８と、酸化分解処理された排水を膜分離器１４へ送るラインＬ６とが接続されている。また、酸化槽１３は、酸化槽１３内の排水を空気等に晒すための曝気管４９を備え、この曝気管４９はブロアー６２に接続されている。
【００２１】
膜分離器１４は、酸化槽１３で処理された排水から活性汚泥を分離して清澄な処理済水を得るための固液分離装置であり、酸化槽１３から活性汚泥を含む処理済水を受け入れるラインＬ６と、固液分離された清澄な処理済水をポンプ５２を介して外部に送るラインＬ９と、回収された汚泥の一部をポンプ５３を介してラインＬ２の排水に合流させるラインＬ７と、回収された汚泥の一部をポンプ５４を介して系外に排出するラインＬ８とを備えている。
【００２２】
脱臭装置１は、硝化槽１１から循環される活性汚泥を含む排水と有臭ガスとを接触させて有臭ガスを活性汚泥を含む排水に吸収させるとともに、活性汚泥によって有臭成分を分解処理するものであり、図２に示すように、壁（容器）２０，２０ａによって外郭が構成されている。また、脱気槽２は、脱臭装置１で有臭ガスを吸収・分解した後の排水を受け入れて静置することにより排水を脱気せしめ、溶存酸素濃度を低下させるものであり、脱臭装置１に隣接し、脱臭装置１の側面下部の壁２０ａと壁３１により外郭が構成されている。
【００２３】
脱臭装置１と脱気槽２が共有する壁２０ａの上部と下部には、脱臭装置１と脱気槽２との間を連通する上部連通孔２２および下部連通孔２３が形成されているとともに、脱気槽２には、脱気槽２内で脱気された排水を上部連通孔２２と下部連通孔２３との間の高さの所定の水位から溢流させてラインＬ３に送る溢流管２４を備えている。そして、この上部連通孔２２、下部連通孔２３および溢流管２４によって、脱臭装置１には、脱気槽２と同じ水位の活性汚泥含有排水である液相部４１が形成されるようになっている。また、脱臭装置１の液相部４１の上部には気相部４２が形成されるようになっている。
【００２４】
また、脱臭装置１は、液相部４１の水面から所定の距離Ｌだけ下方に設置され、液相部４１内に有臭ガスを気泡として散気するための散気管（散気手段）２６を備え、散気管２６から散気された有臭ガスの気泡が液相部４１中で活性汚泥含有排水と接触したのち、気相部４２へ放出されるようになっている。そして、この散気管２６は、ファン５１によって図示しない排気ダクトから有臭ガスを補集してくるラインＬ４と接続されている。
【００２５】
なお、散気管２６の水面からの距離Ｌに制限はないが、Ｌが大きすぎると３４００Ｐａ程度の吐出圧力を有する一般的なファン５１の吐出圧力では散気が困難となる傾向にあり、他方、Ｌが小さすぎると液相部４１の活性汚泥含有排水と散気された有臭ガスとの接触時間が少なくなって脱臭効率が低下する傾向にあるので、２００ｍｍ≦Ｌ≦２５０ｍｍとすることが好ましい。
【００２６】
そして、脱臭装置１は、気相部４２の上方に設置され、ラインＬ２を介して循環される硝化槽１１からの活性汚泥含有排水を下方に向けて噴霧して液滴を形成させる噴霧器（噴霧手段）２５を備えるとともに、噴霧器２５と液相部４１の液面との間に噴霧された液滴が液面まで有臭ガスと向流接触しつつ自由落下するガス液滴接触部４３が形成されている。また、脱臭装置１の壁２０の天井部には、活性汚泥含有排水と接触することにより生物学的に脱臭されたガスを外部に排出するラインＬ１０が接続されている。
【００２７】
なお、脱臭装置１内での活性汚泥含有排水と有臭ガスとの接触時間や、有臭ガスの空塔速度に特に制限はないが、より確実に脱臭をするためには接触時間を３〜４０秒程度にすることが好ましく、空塔速度は０．３〜１．０ｍ／ｓとすることが好ましい。そして、脱臭装置１の容量は処理ガス流量×接触時間により、脱臭装置１の断面積は処理ガス流量／ガス空塔速度により各々好適な大きさに設定できる。
【００２８】
また、硝化槽１１から循環装置７０を介して脱窒槽１０に循環される排水の量に関しても特に制限はないが、より効率よく有機性排水の処理を行うためには循環流量がラインＬ１を介して流入される有機性排水に対し１５〜５０倍程度になることが好ましい。
【００２９】
さらに、脱気槽２での滞留時間には特に制限はないが、より効果的に溶存酸素濃度を低下させるには１分〜５分程度の滞留時間となるように脱気槽２の容量等を設定することが好ましい。
【００３０】
つぎに、本実施形態に係る排水処理装置１００の作用について説明する。
【００３１】
まず、予め脱窒槽１０、硝化槽１１、二次脱窒槽１２および酸化槽１３にそれぞれ活性汚泥を投入し、各槽において各々の生物処理が可能な状態とする。
【００３２】
つぎに、ラインＬ１を介して、有機性排水を脱窒槽１０に受け入れる。脱窒槽１０では、嫌気性条件下で活性汚泥によって、排水中の硝酸塩や亜硝酸塩が排水中の分解性有機物を炭素源として還元脱窒され窒素ガスになる。脱窒された排水は、溢流管２１を介して硝化槽１１に送られる。
【００３３】
硝化槽１１では、排水中の窒素化合物が曝気管３２による曝気によって形成される好気性条件下で活性汚泥によって亜硝酸塩や硝酸塩に硝化される。そして、硝化された排水の大部分は、ポンプ５０によってラインＬ２を介して脱臭装置１に送られる。
【００３４】
脱臭装置１に送られた排水は、噴霧器２５によって脱臭装置１内の気相部４２に噴霧され、液滴となって脱臭装置１内のガス液滴接触部４３中を霧状に自由落下し、脱臭装置１内の液相部４１の水面に到達する。そして、液相部４１内の活性汚泥を含む排水は、下部連通孔２３を介して、脱気槽２に流入し、所定の滞留時間静置することにより脱気されて溶存酸素濃度が充分低くなった後、溢流管２４によって溢流しラインＬ３を介して、脱窒槽１０に戻る。
【００３５】
そして、脱窒槽１０では、循環された排水中の亜硝酸塩や硝酸塩等が前述と同様に活性汚泥によって嫌気性条件下で脱窒される。
【００３６】
一方、硝化槽１１で硝化された排水の一部は、ラインＬ５を介して二次脱窒槽１２に流入される。二次脱窒槽では、メタノール供給器６３から供給されたメタノールを炭素源として、嫌気性条件下で排水中に残存する亜硝酸塩と硝酸塩が活性汚泥により還元脱窒される。そして、再度の脱窒が行なわれた排水は、溢流管４８を介して、酸化槽１３に流入される。酸化槽１３では、曝気管４９による曝気により形成される好気性条件下で、排水中に残留するメタノール等の分解性有機物が活性汚泥によって酸化除去される。
【００３７】
これらの処理を経て浄化された水は、ラインＬ６を介して膜分離器１４に導入され、固形分である活性汚泥が分離される。そして、清澄な水は、ポンプ５２によってラインＬ９を介して外界に放流されたり再利用される。一方、分離された活性汚泥の一部は、ポンプ５３によってラインＬ７を介してラインＬ２と合流して脱臭装置１に循環されるほか、ポンプ５４によってラインＬ８を介して系外に排出され、廃棄等が行なわれる。
【００３８】
ここで、図示しない排気ダクト等からファン５１によって補集された有臭ガスがラインＬ４を介して、脱臭装置１の散気管２６から液相部４１の活性汚泥含有排水中に気泡として散気される。これにより、散気された有臭ガスの気泡が液相部４１を上昇しながら活性汚泥含有排水と効率よく接触し、有臭ガス成分が活性汚泥含有排水に吸収され、さらに、活性汚泥により有臭ガス成分が分解されて排水中の分解性有機物成分となる。
【００３９】
また、上記活性汚泥含有排水に吸収されなかった有臭ガス成分は、水面上の気相部４２に放出されるが、噴霧器２５によって噴霧されガス液滴接触部４３を落下してくる活性汚泥含有排水の液滴と向流接触し、有臭ガス成分は液滴に効率よく吸収され、活性汚泥により分解されて排水中の分解性有機物成分となる。そして、活性汚泥含有排水と接触して有臭成分が除去されたガスは、脱臭装置１のラインＬ１０から外部に排出される。
【００４０】
一方、有臭ガス成分由来の分解性有機物成分を含む排水は、脱気槽２で所定の滞留時間静置されて脱気されたあと、溢流管２４を介して脱窒槽１０に流入され、排水中の分解性有機物成分は亜硝酸塩や硝酸塩を還元する炭素源とされる。
【００４１】
このように、本発明の排水処理装置１００によれば、活性汚泥含有排水を噴霧する噴霧器２５と、有臭ガスを活性汚泥含有排水中に散気する散気管２６とを具備し、噴霧された液滴が落下するガス液滴接触部４３が形成された脱臭装置１を循環装置７０が備えていて、有臭ガスが散気管２６により活性汚泥含有排水中に気泡として散気されて活性汚泥含有排水と良好に接触して効率よく脱臭されるとともに、脱臭されなかった有臭ガスもガス液滴接触部４３において噴霧器２５によって噴霧された活性汚泥含有排水の液滴と向流接触して効率よく脱臭されるので、充填層を必要とすること無く高効率に有臭ガスの脱臭が行なわれる。また、脱臭装置１内において活性汚泥等の固形分による詰まり等による問題が起こらない。
【００４２】
さらに、硝化槽１１において硝化され脱窒槽１０に戻される排水が脱窒槽１０とは別の容器２０，２０ａを備える脱臭装置１内で有臭ガスと接触することにより有臭ガスの脱臭がなされ、有臭ガスが脱臭される際に脱窒槽１０内の排水と有臭ガスとが直接接触しないので、脱窒槽１０内の嫌気性条件が容易に維持され、脱窒能力が低下しない。
【００４３】
そして、脱窒槽１０に移送される排水が脱気槽２において脱気され、溶存酸素濃度が充分に低くなったのちに脱窒槽１０に戻るので、脱窒槽１０をより確実に嫌気性条件に維持することが可能とされている。
【００４４】
また、脱臭装置１においては、さまざまな菌体を含む活性汚泥が硝化槽１１から常時供給されるので、有臭ガスの種類や組成が急変したとき等でも問題なく対応して脱臭することができるとともに、菌の偏りによる経時的な脱臭能力の低下も防止されている。
【００４５】
つぎに、本実施形態の排水処理装置１００の脱臭装置１の他の構成を、図３（ａ）および図３（ｂ）を参照して説明する。この構成の脱臭装置１は、噴霧器として、壁２０の内側に水平に接するようにパイプが略円環状に接合された噴霧管１２５を備えている。この噴霧管１２５は、活性汚泥を含む排水を所望の方向に噴霧するための噴霧ノズル１２９を備え、この噴霧ノズル１２９は、噴霧管１２５の円環の中心方向で、かつ、各々の噴霧ノズル１２９から水平な方向と、水平な方向から３０度下方を向いた方向との間に活性汚泥含有排水を噴霧するように設定されている。
【００４６】
このようにすると、噴霧管１２５によって噴霧される液滴が略水平方向に出射され、下方に向けて噴霧する場合に比べてガス液滴接触部４３における液滴の滞留時間が伸びるので、さらに効率よくガス液滴接触部４３での有臭ガスと活性汚泥含有排水の液滴との接触による有臭ガスの吸収・分解が行なわれる傾向にある。
【００４７】
なお、本発明に係る排水処理装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形態様をとることが可能である。例えば、本実施形態では、二次脱窒槽１２と酸化槽１３とを備え、硝化槽１１から排出された排水中の残存窒素酸化物の生物処理を行なっているが、硝化槽１１から排出される排水の残存窒素酸化物濃度が問題とならない場合等は、二次脱窒槽１２と酸化槽１３とを備えなくてもよい。
【００４８】
また、本実施形態では、生物処理された処理済水から活性汚泥を分離して清澄水を得るべく固液分離器として膜分離器１４を備えているが、活性汚泥を含む処理済水を後工程で使用したい場合等には、これを備えなくても構わない。
【００４９】
また、本実施形態では、脱臭装置１で有臭ガスを脱臭した排水を脱気して溶存酸素を低下させてから脱窒槽１０へ流入させるべく脱気槽２を備えているが、脱臭装置１の液相部４１の水位を高くするとともに散気管２６と容器２０の底との間隔を充分にとることにより、散気管２６の下部での排水の滞留時間を長くして脱気部を兼ねるようにしてもよい。また、有臭ガスの処理量が比較的小さい時等は、脱気槽２を設けなくても構わない。
【００５０】
また、本実施形態では、硝化槽１１から脱窒槽１０に循環される硝化排水を全量脱臭装置１に送っているが、脱臭負荷が比較的小さい場合等は一部を脱臭装置１に送り、一部を直接脱窒槽１０に戻しても構わない。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の排水処理装置によれば、有臭ガスが散気手段により活性汚泥含有排水中に気泡として散気されて活性汚泥含有排水と良好に接触して効率よく脱臭されるとともに、排水中で完全に脱臭されなかった有臭ガスもガス液滴接触部において噴霧手段によって噴霧された活性汚泥含有排水の液滴と向流接触して脱臭されるので、充填層を必要とすること無く有臭ガスの脱臭が効率的に行なわれる。また、脱臭装置内において活性汚泥等の固形分による詰まり等による問題が起こらない。
【００５２】
さらに、硝化手段において硝化され脱窒手段に戻される排水の一部が脱窒手段とは別の容器を備える脱臭装置内で有臭ガスと接触することにより有臭ガスの脱臭がなされ、有臭ガスが脱臭される際に脱窒手段内の排水と有臭ガスとが直接接触しないので、脱窒手段内の嫌気性条件が容易に維持され、脱窒能力の低下が十分に防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る排水処理装置を示す模式図である。
【図２】図１中に示す脱臭装置および脱気槽の断面図である。
【図３】（ａ）は図１中に示す脱気槽の他の構成を示す垂直断面図、（ｂ）は（ａ）の垂直断面図中のＡ−Ａ断面における脱気槽の水平断面図である。
【符号の説明】
１…脱臭装置、２…脱気槽（脱気手段）、１０…脱窒槽（脱窒手段）、１１…硝化槽（硝化手段）、２０…壁（容器）、２５…噴霧器（噴霧手段）、２６…散気管（散気手段）、４３…ガス液滴接触部、７０…循環装置（循環手段）、１００…排水処理装置。

Claims

有機性排水を受け入れ嫌気性条件下で脱窒処理を行なう脱窒手段と、前記脱窒手段で脱窒処理された排水を受け入れ好気性条件下で硝化処理を行なう硝化手段と、前記硝化手段で硝化処理された排水の少なくとも一部を前記脱窒手段に戻す循環手段とを備える排水処理装置において、
前記循環手段は、所定の水位に排水が保持される容器と、前記脱窒手段に戻される排水を前記容器内の上方から噴霧して液滴を形成させる噴霧手段と、前記容器内に保持される排水中に有臭ガスを散気する散気手段とを具備しており、前記噴霧手段と前記容器内に保持された排水の液面との間に前記液滴が前記液面まで前記有臭ガスと向流接触しつつ自由落下するガス液滴接触部が形成されていることを特徴とする、排水処理装置。
前記散気手段は、前記液面より２００〜２５０ｍｍ下方から前記有臭ガスを散気するものであることを特徴とする、請求項１に記載の排水処理装置。
前記容器から前記脱窒手段に戻されるべき排水を所定時間静置させて脱気せしめる脱気手段をさらに備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の排水処理装置。