JP3952272B2 - 粒子凝集室を有する好気処理槽及び汚水浄化槽 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、し尿、その他の生活排水、これらの合併汚水（単に、汚水ともいう）等を浄化処理する汚水浄化槽に好適に組み込める好気処理槽と、その好気処理槽を組み込んだ汚水浄化槽に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本発明者らは、先に、上流から嫌気濾床槽第１室、嫌気濾床槽第２室、好気濾床槽（上区画の生物反応床と下区画の濾過床とからなる）、処理水槽及び消毒槽を備える汚水浄化槽を開発した（特許第２９０４１０２号公報）。また、この汚水浄化槽の改良もしくは変形として、生物反応床と濾過床とを仕切壁を隔てて並置した好気処理槽を備える汚水浄化槽を提案した（特開２００１−２４６３９０号公報）。
【０００３】
一方、特開２００１―７９５８０号公報には、上流から、夾雑物除去槽Ａ、嫌気濾床槽Ｂ、生物濾過槽Ｃ、処理水槽Ｄ及び消毒槽Ｅで構成される汚水浄化槽（図６）が開示され、その生物濾過槽Ｃでは、中程に好気処理ゾーンＭが形成され、下部には濾過処理ゾーンＮが形成され、好気処理ゾーンＭの上側には「電気化学的に金属イオンを溶出させる金属電極を有する」脱リン装置Ｐが配置されている。汚水中に含まれるリン酸イオンは、電気化学的に溶出させた金属イオンと反応して不溶性物を生成し、好気処理ゾーンＭの流動性担体は、金属電極に衝突したり金属電極を擦すったりして、金属電極に付着した生物膜や電極表面の不動体皮膜を剥離・洗浄する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記特許第２９０４１０２号の汚水浄化槽を更に改良する過程で完成したものであり、その目的とするところは、一層良好な処理水質が得られる好気処理槽、及びこれを組み込んだ汚水浄化槽を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、本発明では次の構成をとった。すなわち、本発明は、好気的な生物反応室２と、粒子凝集室３と、濾過室４とが各々区画され、これらが流れの順に並置されている好気処理槽１である。
ここで、粒子凝集室３には、好ましくは、金属イオンを溶出させる電極対を配置する。
【０００６】
本発明は、また、上記好気処理槽を組み込んだ汚水浄化槽、すなわち、上流から順に、嫌気処理槽と、上記好気処理槽１と、消毒槽２３とを備える汚水浄化槽でもある。
ここで、嫌気処理槽としては、濾床を備える嫌気濾床槽（第１室、第２室）であってもよい。また、濾床を有しない第一固液分離室と、その第一固液分離室の上部一画に配された第二固液分離室とからなるもので、第二固液分離室の底部は開口していて第一固液分離室に連通している嫌気処理槽であってもよい。
【０００７】
【作用】
散気管５からの散気によって生物担体（微生物付着材、担体、接触材等ともいう）が流動状態となる生物反応室２中では、流入液（汚水）に初めから含まれていた固体粒子のほかに、有機物の分解・転換によって発生した生物性汚泥（ＳＳ）等の浮遊粒子が存在する。これら浮遊粒子は、凝集してフロックを形成する性質があるものの、散気管５から吐出される空気泡の影響や流動性担体の衝突によって細かく分断されて、いわゆるピンフロック（微細粒子）となる。ピンフロックのままでは、後段の濾過室４で捕捉しにくく、外へリークしやすい。そこで、生物反応室２から出た液を一旦、粒子凝集室３に導いて、ピンフロックを凝集成長させて大きい粒子とし、後段の濾過室４で捕捉する。
【０００８】
ピンフロックを凝集成長させるために、先ずは、生物反応室２からの移流液は静かに粒子凝集室３へ導く。そこで、金属を含む電極対９の一方側から、電気化学的反応や電圧印加による電気分解等によって金属イオンを溶出させて難溶性金属水酸化物を生じさせる。このとき、移流してきたピンフロックの表面電位にも変化が生じて凝集・成長が起こる。移流液中にリン酸イオンが存在する場合は、金属イオンとリン酸イオンとが反応して不溶性リン酸塩も同時に生じる。このようにして、比較的大きな凝集物を含む液が次の濾過室４に流れ込むので、濾過床４ａでのＳＳの捕捉性が高まり、処理水の水質（透明度）が向上する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
添付図面を参照しながら、本発明を更に具体的に説明する。
図１は、本発明の一例の好気処理槽であり、上流側から順に（好気的）生物反応室２、粒子凝集室３、及び濾過室４を配置している。
【００１０】
先ず、粒子凝集室３について説明する。（好気的）生物反応室２の一画に濾過室４に隣接するように、すなわち、汚水流入口７の反対側の壁側に粒子凝集室３を配置し、その液流入口部８には、液は通過させるが生物担体を通過させない通水部材（スリット、メッシュ等）を配している。なお、粒子凝集室３は、生物反応室２の一画で汚水流入口７からは遠い一隅に配置させることも、あるいは、生物反応室２の中央部一画に配置させることもできる。
【００１１】
粒子凝集室３においては、生物反応室２から移流する浮遊粒子を凝集させる金属イオンを供給するため、金属を含む電極対９を配置させ、電気化学的反応などにより金属イオンを溶出させる。
【００１２】
金属イオンの供給方法としては、次に説明するように、電気化学的反応や電圧印加による電気分解等の方法がある。
（電気化学的反応）
イオン化列の上位にある金属とイオン化列の下位にある金属とを片方の端部で接合して電極対とし、これを液中に浸漬して、金属イオンを溶出させる方法である。例えば、アルミニウムと亜鉛、アルミニウムと鉄、アルミニウムとニッケル、アルミニウムと銅、アルミニウムと銀、亜鉛と鉄、亜鉛とニッケル、亜鉛と銅、亜鉛と銀、鉄とニッケル、鉄と銅、鉄と銀等の電極対である。それぞれの金属材は合金、又はめっき等を施したものであってもよい。これら電極対は、液中では、イオン化列の上位側の金属が溶出する。
【００１３】
図２は、イオン化列の大きい鉄板９ａとこれよりイオン化列の小さい銀めっき銅板９ｂとを組み合わせた例で、電極対を液中に浸漬すると、イオン化列の大きい鉄板９ａ側からは鉄イオンが溶出し、溶出した鉄イオンは水酸化物を形成する。このとき、移流してきた浮遊粒子もその表面電位が変化して凝集する。
【００１４】
（電圧印加による電気分解）
異種金属材又は同種金属材どうしからなる電極対を配置させ、電圧を印加して電気分解させ、陽極側から金属イオンを溶出させる方法である。電極には、亜鉛と亜鉛、鉄と鉄、アルミニウムとアルミニウム等の同種金属材からなる電極対、亜鉛と鉄、鉄とアルミニウム等の異種金属からなる電極対が挙げられる。更には陰極側にカーボン等の伝導体を用いることもできる。
【００１５】
図３は、陽極の鉄板９ｃと陰極の鉄板９ｄとを組み合わた例である。電圧を印加すると、陽極の鉄板９ｃ側から鉄イオンが溶出する。溶出した鉄イオンは、電気化学的反応の場合と同様に水酸化物を形成し、移流してきた浮遊粒子を凝集させる。
【００１６】
粒子どうしを効果的に接触させるために、仕切壁に突起物を設けたり、スターティックミキサー的な役目を担うハニカムコア等の充填材を粒子凝集室内に配してもよい（図示省略）。
【００１７】
粒子凝集室３の上流の生物反応室２には、生物担体と槽内液とを流動・撹拌させ、併せて酸素を供給するために、散気部材（散気管）５を底部に配置し、これにブロワ６から空気を送る。散気管５は、平面視で一の字状でも、円形又は三角形のループ状、目の字状、あるいは四角形のループ状等でもよい。
【００１８】
生物反応室２には、生物担体を散気で流動可能な程度に、すなわち、嵩容積で３０〜６０％（好ましくは３５〜５５％）に充填する。散気管５からのばっ気によって、槽内液と生物担体とが良好に流動し接触し、さらには溶存酸素の均一拡散によって、有機物の分解がｙ良好に進む。
【００１９】
生物担体は、散気による撹拌力で液中に浮遊して流動するものがよい。比重では０．９〜１．１程度である。生物担体の形状は、中空円筒状、球状、円柱状、立方体状、網様円筒状、ヘチマ状、骨格球状等の種々の形状を用いることができ、大きさは塊として見た場合の径及び長さで各々約１０ｍｍ程度（５〜２０ｍｍ程度）が好ましい。また、比表面積が大きいものほど好ましい。その基材としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルフォルマール等の合成樹脂が好ましく用いられる。
【００２０】
粒子凝集室３の下流の濾過室４では、濾材を充填した濾過床４ａを配置し、濾過床４ａの下方又は下部にはブロワ６と繋がる散気管１１を配置させている。通常処理時は、散気管１１からは空気を吐出させずに、静止状態で主としてＳＳ等の浮遊粒子を濾過する。運転を続けると、捕捉されたＳＳ等により濾過床４ａが詰まってくるので、時々（一日に一回又は数回）、散気管１１から散気し、捕捉したＳＳを剥離させ濾過床４ａを逆洗する。同時に、濾過室４の底部から槽内液をエアリフトポンプ等を用いて引き抜く（図５（ｂ）参照）。なお、濾過室４では、ＳＳの捕捉の他に、生物反応室２から持ち越された溶存酸素によって更に好気的生物分解も進行する。
【００２１】
図４は、本発明の別の実施例の好気処理槽である。汚水が流入する上流側から順に、（好気的）生物反応室２、粒子凝集室３及び濾過室４が隣り合わせに並置されている構成である。その他の構成は図１に示した構成と同じである。なお、図１や図４では、生物反応室２、粒子凝集室３及び濾過室４は、平面視で四角形状としたが、これらは円形形状（特に、粒子凝集室３では）等としてもよい。
【００２２】
図５は、上記好気処理槽を組み込んだ汚水浄化槽の例である。汚水浄化槽２０は、汚水が流入する上流から順に、第一の嫌気処理槽となる第一固液分離室２１、第二の嫌気処理槽となる第二固液分離室２２、（好気的）生物反応室２、粒子凝集室３、濾過室４及び消毒槽２３で構成されている。
【００２３】
第一固液分離室２１には汚水流入口２５があり、第一固液分離室２１と第二固液分離室２２とは、第二固液分離室２２底部の開口部２６で繋がっている。また、第一固液分離室２１及び第二固液分離室２２には、汚水の流入変動を平均化して後段の生物反応室２以降へ定量移送するための流量調整部２７（最低水位Ｌ．Ｗ．Ｌ〜最高水位Ｈ．Ｗ．Ｌの間）を設けている。第二固液分離室２２には、槽内液を生物反応室２へ定量移送する移送用エアリフトポンプ２８を設けており、その吸込み口２９は最低水位Ｌ．Ｗ．Ｌに設けている。
なお、第一固液分離室２１及び第二固液分離室２２の代わりに、生物担体が充填された濾床をもつ嫌気濾床槽でもよく、また、嫌気処理槽は１室のみであっても２室であってもよい。また、流量調整機能を外すこともできる。
【００２４】
粒子凝集室３には、電気化学的反応を利用した電極対が配置されているほか、（好気的）生物反応室２からの移流水の一部を第一固液分離室２１へ循環させる循環用エアリフトポンプ３０、及び濾過室４の洗浄排水を引き抜いて第一固液分離室２１へ移送させる洗浄排水引き抜きポンプ３１が配置されている。なお、循環用エアリフトポンプ３０及び洗浄排水引き抜きポンプ３１は、電動ポンプ等の移送ポンプを用いることもできる。また、循環用エアリフトポンプ３０は配置しなくともよい。
【００２５】
濾過室４には、濾過床４ａの逆洗時に、その洗浄排水を引き抜く洗浄排水引き抜きポンプ３１も配置されている。移送用エアリフトポンプ２８、循環用エアリフトポンプ３０及び洗浄排水引き抜きポンプ３１には、ブロワ６から空気が供給される。濾過室４では液の流れ方向は下向流である。なお、この流れ方向は上向流とすることもできる。
【００２６】
次に、汚水浄化槽２０における汚水処理方法を説明する。流入汚水は、実線矢印で示すとおり、汚水流入口２５から第一固液分離室２１に入り、固液分離及び嫌気的生物処理が行われる。ここを通過した移流液は、第二固液分離室２２に入り、さらに固液分離及び嫌気的生物処理が行われる。第一固液分離室２１及び第二固液分離室２２で流入汚水の流量変動を緩和しつつ、移送用エアリフトポンプ２８により液を生物反応室２へ定量移送する。
【００２７】
生物反応室２へ流入した液は、散気管５から吐出される空気及び流動する生物担体と接触して、好気的生物分解が進行する。分解された有機物の一部は微生物に転換され、その微生物の一部は生物担体に付着し、あるいは液中にＳＳ（ピンフロックを含む）として浮遊する。このＳＳ混じりの液は、下部に設けた液流入口部８から粒子凝集室３に流入する。
【００２８】
粒子凝集室３では、配置させた金属対から溶出する金属イオンにより、流入液に含まれるピンフロックは凝集・成長する。また、移流液中にリン酸イオンが含まれる場合、溶出する金属イオンはリン酸イオンとも反応して不溶性リン酸塩を形成する。この不溶性リン酸塩は、上記ピンフロックとともに凝集・成長する。また、粒子凝集室３には、循環用エアリフトポンプ３０が配置されていて、液の一部が連続的に又は間欠的に第一固液分離室２１に返送され、そこでＳＳが分離される。
【００２９】
残りの液は流出口３３から濾過室４へ入り、そこで、濾過床４ａの充填材（濾材）によってＳＳが捕捉除去され、引き続き生物的処理も進む。濾液は消毒槽２３を経て放流口３４から処理済み水として放流される。
【００３０】
濾過室４での濾材の洗浄は次のようにして行われる。先ず、散気管１１から空気を吐出させ、濾過床４ａをバブリングしてＳＳを剥離させる。このとき、洗浄排水引き抜きポンプ３１を稼動させ、濾過室４の底部から洗浄排水を引き抜いて第一固液分離室２１に返送する。この際、洗浄排水の全量を引き抜くことが好ましい。洗浄排水の引抜き完了によって、洗浄は終了する。この洗浄は、第一固液分離室２１の水位が最低水位（Ｌ．Ｗ．Ｌ）付近にあるとき（即ち、汚水の流入のないとき）に行うのが好ましい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の好気処理槽又は汚水浄化槽によれば、流動状態の（好気的）生物反応室でピンフロック化した微細粒子を、粒子凝集室で凝集・成長させてそれよりも大きい粒子にさせるので、後段の濾過室でのＳＳの捕捉性能を高めることができる。そのため、透明度の高い高品質な処理水を得ることができる。また、汚水中に含まれる可溶性リン酸分も不溶性粒子化して除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の好気処理槽で、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ面における概略断面図。
【図２】電気化学的反応による電極対を配置させた粒子凝集室の概略断面図。
【図３】電圧印加の電気分解による電極対を配置させた粒子凝集室の概略断面図。
【図４】本発明の別の実施例の好気処理槽で、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ面における概略断面図。
【図５】本発明の一実施例の汚水浄化槽で、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ―Ｃ面の概略断面図
【図６】従来の一例の汚水浄化槽の概略断面図。
【符号の説明】
１：好気処理槽
２：（好気的）生物反応室 ２ａ：生物反応床
３：粒子凝集室 ４：濾過室 ４ａ：濾過床
５：散気部材（散気管） ６：ブロワ
７：汚水流入口 ８：液流入口部（通水性部材）
９、９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ：電極対（金属板）
１１：散気部材（散気管）
２０：汚水浄化槽
２１：嫌気処理槽第一室（第一固液分離室）
２２：嫌気処理槽第二室（第二固液分離室）
２３：消毒槽 ２４：消毒槽
２６：開口部 ２７：流量調整部
２８：移送用エアリフトポンプ ２９：吸込み口
３０：循環用エアリフトポンプ ３１：洗浄排水引抜ポンプ
３３：流出口 ３４：放流口
Ａ：夾雑物除去槽 Ｂ：嫌気濾床槽
Ｃ：生物濾過槽 Ｄ：処理水槽
Ｅ：消毒槽
Ｍ：好気処理ゾーン Ｎ：濾過処理ゾーン
Ｐ：脱リン装置

Claims (2)

1. 生物反応室と、粒子凝集室と、濾過室とが各々区画され、上記生物反応室が、散気管とこの散気管からの散気により流動可能な生物担体とを有し、上記粒子凝集室が、金属イオンを溶出する電極対を有している好気処理槽。
2. 上流から順に、嫌気処理槽と、請求項１記載の好気処理槽と、消毒槽とを備える汚水浄化槽。

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