汚水処理装置
【課題】水深の深い曝気槽であっても担体を沈殿させることなく曝気槽内を良好に循環させることができる汚水処理装置を得る。
【解決手段】担体２６が存在し、仕切板２７および散気手段２８が設けられ、汚水を生物学的好気処理する曝気槽３を有する汚水処理装置であって、この曝気槽３の水深が５〜１５ｍであり、且つ、仕切板２７によって分割される前記散気手段側の平断面積が曝気槽３の平断面積の１／２より大きくする。
【解決手段】担体２６が存在し、仕切板２７および散気手段２８が設けられ、汚水を生物学的好気処理する曝気槽３を有する汚水処理装置であって、この曝気槽３の水深が５〜１５ｍであり、且つ、仕切板２７によって分割される前記散気手段側の平断面積が曝気槽３の平断面積の１／２より大きくする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機物を含んだ汚水に菌を担持した多数の担体を浮遊させて、下水処理場などの汚水を活性汚泥法によって処理する生物反応槽、貯留槽などの汚水処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の下水処理場などの汚水処理装置には、活性汚泥を含んだ汚水を収容する水槽（嫌気槽、無酸素槽、好気槽）が備えられている。この水槽内の汚水中には、生物学的な好気処理や脱窒素・脱燐処理を効率的に行うための多数の担体が含まれている。各担体は多孔質やスポンジ状とされて菌体が付着または包括され、その比重は１よりも大きくなっているので、担体は嫌気槽、無酸素槽、好気槽の底部に沈殿する場合がある。この場合には、担体が活性汚泥と接触する機会が減少し、生物反応の進行が低下することになる。このような問題に対処するため、すなわち担体を沈殿させることなく汚水中に浮遊させ続けるため、嫌気槽、無酸素槽内に攪拌機が設置されることがある。この攪拌機は、嫌気槽、無酸素槽の軸線上に配置された攪拌軸、この攪拌軸に取り付けられた１段または２段の攪拌羽根、攪拌軸を回転駆動する駆動モータなどによって構成されている。また、攪拌羽根の外側にドラフトチューブが設置されることもある。
【０００３】
このような従来の汚水処理装置において、攪拌軸は嫌気槽、無酸素槽の中央に鉛直方向に向けて設けられ、駆動モータは攪拌羽根の上端に連結され、攪拌軸の下端は自由端とされているか、軸受によって支持されている。攪拌羽根は汚水中に位置するように攪拌軸に通常は１段に、水深が深い場合には２段に設けられている。攪拌軸の長さは、その自由端が振れる可能性が多いので、５ｍが限界とされ、水深が深い場合には攪拌羽根を高速度で回転するように構成されている。担体はスポンジ状で軟らかいものとされているので、汚水の流れが速い場合には担体が磨耗したり損傷したりする。したがって、嫌気槽、無酸素槽が深い場合には、担体を底部まで達するように攪拌羽根を高速度で回転させる必要がある反面で、担体の磨耗や破損を防止するために汚水の流速は１０ｃｍ／秒程度に抑えられている。
【０００４】
なお、上記先行技術は当業者一般に知られた技術であって、文献公知発明にかかるものではない。しかしながら、上記従来の汚水処理装置に設置可能な攪拌機として、例えば特開２０００−１３５４９７号に開示されている低速担体浮遊機が知られている。この低速担体浮遊気は、反応槽の天井の中央に設置された駆動部から反応槽内へ回転軸を垂設し、この回転軸に攪拌羽根を設けたものであり、回転軸の下端部には攪拌補助羽根が取り付けられている。攪拌補助羽根は、その正面が回転軸の中心線からオフセットし、取付側端がオフセット方向に対して直角な方向に中心線から偏倚した位置で下方へ向けて突設されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１３５４９７号公報（段落００１２、および図１〜図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の汚水処理装置のドラフトチューブは年に１度程度のメンテナンスが必要とされているが、ドラフトチューブや駆動手段は水面下の中間部よりも下方に設置されているので、そのメンテナンスが容易でなく、費用が嵩んでいる。また、嫌気槽、無酸素槽、好気槽の深さは通常では５ｍ程度であるが、土地の狭い場所では１０ｍと深くなる場合がある。このように嫌気槽、無酸素槽が深くなった場合には、攪拌羽根を深い位置に設置する必要があるが、攪拌軸の長さは通常５ｍまでとされているので、水深が２倍になったからと回転羽根を２倍深い位置に設置することは、攪拌軸の強度や振れの関係から困難になっている。また、水深が２倍になった場合に、攪拌羽根を深い位置に設置する代りにその径を大きくすることも考えられるが、この場合にも攪拌軸の強度や振れによってそれが制限されている。
【０００７】
また、特開２０００−１３５４９７号公報に開示されている低速担体浮遊機は、沈殿しようとする担体に攪拌補助羽根によって流速を与えて担体を沈殿させないという利点を有しているが、回転軸の長さや攪拌羽根の回転速度には限界があるので、深い反応槽に適応させることは容易でないことが予想される。
【０００８】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、水深の深い曝気槽であっても担体を沈殿させることなく槽内を良好に循環させ、さらには嫌気槽、無酸素槽、曝気槽内全体に良好に担体を循環させることができる汚水処理装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明にかかる汚水処理装置は、担体が存在し、仕切板および散気手段が設けられ、汚水を生物学的好気処理する曝気槽を有する汚水処理装置であって、前記曝気槽の水深が５〜１５ｍであり、且つ、前記仕切板によって分割される前記散気手段側の平断面積が前記曝気槽の平断面積の１／２より大きいことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明にかかる汚水処理装置は、散気手段が前記曝気槽の水深の２〜８ｍの位置に配設してあることを特徴とする。
さらに、本発明にかかる汚水処理装置は、ドラフトチューブ、駆動手段、撹拌軸および多段の撹拌羽根が設けられ、水深が５〜１５ｍであり、且つ、前記ドラフトチューブの上端と水面との距離が水深の１／５以下である無酸素槽を備えたことを特徴とする。
そして、本発明にかかる汚水処理装置は、ドラフトチューブ、駆動手段、撹拌軸および多段の撹拌羽根が設けられ、水深が５〜１５ｍであり、且つ、前記ドラフトチューブの上端と水面との距離が水深の１／５以下である嫌気槽を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、担体が存在する曝気槽の水深が５〜１５ｍであり、且つ、仕切板によって分割される散気手段側の平断面積が曝気槽の平断面積の１／２より大きくしたので、曝気槽内で良好な旋回流を起こすことができ、担体の沈殿を防止することができる。これにより、担体が汚水と良好に接触し、汚水の処理効率が向上する。
つまり、曝気槽では、汚水を散気手段により曝気するので、散気手段を配置した側の汚水にエアリフト効果による上昇流が発生し、散気手段を配置していない側の汚水には下降流が発生するので、曝気槽では仕切板を挟んで旋回流が生じ、担体は曝気槽内の底部で滞留することなく円滑に流れ、槽内の旋回流が効率よく発生した。
とくに、曝気槽内を仕切板によって仕切ると共に、仕切板の片側に散気手段を配設し、散気手段側の平断面積が曝気槽の平断面積に対して１／２より大きくすることにより、担体が曝気槽の底部に沈殿することを防止することができ、旋回流を良好に起こすことができることで、担体を汚水と良好に接触させることができるので、汚水の処理効率を向上させることができる。
また、嫌気槽や無酸素槽では、撹拌羽根を複数段に設けることができるので、それらの回転数を少なくしても汚水を良好に旋回させることができ、担体の沈殿を防止することができる。さらに、撹拌羽根の回転数を少なくすることができるので、担体を摩耗させたり損傷させたりすることがないばかりでなく、撹拌羽根を駆動するための動力も削減することができる。そして、撹拌羽根をドラフトチューブ内に設けると共に、撹拌羽根を多段に設けたので、嫌気槽、無酸素槽の水深が１５ｍ以下であれば撹拌軸を長くする必要がないので、撹拌軸が振れることはない。また、撹拌羽根を駆動するための駆動手段を嫌気槽、無酸素槽の外部に設けたので、維持管理が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は本発明を実施するための実施の形態１における汚水処理装置を含む概略図である。この汚水処理装置は、活性汚泥を含んだ汚水を活性汚泥法によって好気処理、脱窒素・脱燐処理する生物反応槽とし、嫌気槽１、無酸素槽２、および好気槽（曝気槽）３から構成し、水深が比較的に深いものとしてある。最初沈殿池（初沈）４の上澄水は汚水流入管６を介して嫌気槽１に流入し、好気槽３からの流出水は処理水流出管７を介して最終沈殿池（終沈）５へ流出するようにしてある。そして、各沈殿池４、５の沈殿汚泥はそれぞれの移送管８、９を介して系列外に移送すると共に、最終沈殿池５の汚泥は返送管１０を介して嫌気槽１に返送するようにしてある。
【００１３】
図２は嫌気槽１の概略縦断面図、図３は嫌気槽１の概略平面図、図４は曝気槽３の概略縦断面図、図５は曝気槽３の概略平面図である。嫌気槽１、無酸素槽２、好気槽（曝気槽）３の形状は限定するわけではないが、この実施の形態１では深層の通常の梁が５ｍおきに存在するので、それに適応させてある。したがって、嫌気槽１、無酸素槽２、好気槽３の横断面形状を例えば平行に対向する短手側壁１１、１１と平行に対向する長手側壁１２、１２とによって全体としては長方形（長四角形）としてある。各短手側壁１１の上部と下部には、内側に傾斜する上部傾斜壁１２ａと下部傾斜壁１２ｂとをそれぞれ設けてある。嫌気槽１、無酸素槽２、好気槽３の下端は水平な底壁１３としてあり、嫌気槽１、無酸素３の上部開口は天板（図示せず）によって着脱自在に閉じてある。なお、嫌気槽１と無酸素槽２の間や無酸素槽２と好気槽３の間には、処理水を流す堰、管、開口などの手段を設けてある。
【００１４】
嫌気槽１と無酸素槽２の構成は同様としてある。すなわち、嫌気槽１、無酸素槽２の天板の中央には、撹拌軸２１を鉛直方向に向けて回転自在に支持してある。撹拌軸２１の上部は天板を貫通させ、撹拌軸２１の上端には駆動モータや減速機などの駆動手段２２を連結してある。嫌気槽１、無酸素槽２内において、撹拌軸２１には上位の第１の撹拌羽根２３と下位の第２の撹拌羽根２４とを相互に吐出力を打ち消すことがないように、上下方向に離して取り付けてある。また、嫌気槽１、無酸素槽２の内部には、第１、第２の撹拌羽根２３、２４を囲むようにドラフトチューブ２５を設置してある。ドラフトチューブ２５は、嫌気槽１、無酸素槽２の底壁１３上に脚部を介して設置するか、天板に吊設するか、或いは、横壁より留め具により固定することができる。これらの嫌気槽１、無酸素槽２内の汚水中には多数の担体２６を浮遊させてある。担体２６には、生分解性が低くて耐食性や耐久性に優れた材料、例えばポリウレタン、ポリエステル、ポリプロピレンなどを用いることができる。
【００１５】
好気槽３には仕切板２７と散気手段２８を設置してある。この散気手段２８は、仕切板２７の下流側において同一水平面上に整列させた複数の散気管２８ａと、これらの散気管２８ａに空気を供給するための図示しないブロワと、このブロワと全ての散気管２８ａを接続した図示しない空気供給管とによって構成してある。散気手段２８は汚水にエアリフト効果によって旋回流を発生させ、酸素溶解効率を向上させるものとしてある。この散気手段２８は天板に吊設するか、側壁１１、１２に固定することができるが、良好なエアリフト効果を呈するのであれば、その設置方法は選ばない。そして、散気管２８ａの形状は筒状、板状などとすることができるが、目詰まりを生じさせないものであれば限定しない。なお、好気槽３内の汚水中にも上記と同様な多数の担体２６を浮遊させてある。
【００１６】
ここで、嫌気槽１、無酸素槽２、好気槽３は水深が深い５〜１５ｍとし、この実施の形態１では１０ｍとしてある。嫌気槽１、無酸素槽２に設けた第１の撹拌羽根２３は水面の近傍に位置させるが、ドラフトチューブ２５の内部に位置させる必要がある。第２の撹拌羽根２４は水面から水深の１／２以内、すなわち２．５〜７．５ｍ以内に位置させるのが好ましく、この実施の形態１では水面から３．５ｍの所に位置させてある。ドラフトチューブ２５の上端と水面との距離は水深の１／５、すなわち１〜３ｍとするか、それ以下とするのが好ましく、この実施の形態１では０．５ｍとしてある。ドラフトチューブ２５の下端と底壁１３との距離は１〜２．５ｍとするのが好ましく、この実施の形態１では１ｍとしてある。
【００１７】
そして、仕切板２７の水平方向の位置は、散気手段２８を配置してある側の平断面積が好気槽３の平断面積に対して１／２以上の位置としてある。また、仕切板２７の上端と水面との距離は０．５ｍ以上とし、仕切板２７の下端と底壁１３との距離は３ｍ以下としてある。散気手段２８の鉛直方向の位置は、好気槽３の水深の２〜８ｍの位置としてある。
【００１８】
その他の寸法として、撹拌軸２１の長さは４ｍ程度とし、第１の撹拌羽根２３の回転直径と第２の撹拌羽根２４の回転直径とは同じ３．３ｍとし、第１の撹拌羽根２３と水面との距離は１ｍとし、第１の撹拌羽根２３と第２の撹拌羽根２４との距離は２．５ｍとしてある。また、ドラフトチューブ２５の内径は３．５ｍとしてある。したがって、撹拌羽根２３、２４の端部とドラフトチューブ２５の内面との間には０．１ｍの隙間を存在させてある。嫌気槽１、無酸素槽２の横断面積（平断面積）とドラフトチューブ２５の横断面積の比は、それらの形状や担体２６の投入量によって適宜に決めるのが好ましい。なお、第１、第２の撹拌羽根２３、２４は２〜３０回転／分程度の低速度で回転させ、嫌気槽１、無酸素槽２の底部の汚水に約０．１ｍ／秒より大きい流速を与えるのが好ましい。また、好気槽３の底部の汚水にも約０．１ｍ／秒より大きい流速を与えるのが好ましい。
【００１９】
撹拌羽根２３、２４は、汚水に鉛直方向の流れを発生させる軸流型が望ましいが、軸流方向に流れを発生できればどのような羽根形状でもよい。例えば、プロペラ型またはパドル型とすることができる。しかし、撹拌羽根２３、２４の一方をプロペラ型とし、他方をパドル型とすることもできる。撹拌羽根２３、２４は、２〜４枚の羽根要素を水平面上に等間隔で配置することによって構成することができる。なお、撹拌羽根２３、２４の回転直径は同じとしたが、第１の撹拌羽根２３の回転直径は第２の撹拌羽根２４の回転直径よりも小さくすることができる。また、上下２段の撹拌羽根２３、２４の代りに、１段のみの撹拌羽根とすることもできる。この場合には、羽根の枚数は４〜８枚とする必要がある。いずれにしても、撹拌羽根２３、２４の直径、あるいは段数は、活性汚泥の濃度や担体２６の投入量によって適宜に構成すればよい。また、好気槽３の仕切板２７や散気手段２８も、活性汚泥の濃度や担体２６の投入量によって適宜に構成、位置決めすればよい。
【００２０】
このように構成した汚水処理装置では、汚水が汚水流入管６から嫌気槽１内に流入し、その同じ量の処理水が好気槽３から処理水流出管７に越流する。この間に、嫌気槽１、無酸素槽２の駆動手段２２の作動によって第１、第２の撹拌羽根２３、２４がドラフトチューブ２５内で回転する。これにより、例えば撹拌羽根２３、２４が正回転する場合には、ドラフトチューブ２５内の汚水は下向きに流れ、嫌気槽１、無酸素槽２の底壁１３まで達する。この汚水の流れは、ドラフトチューブ２５の下端と嫌気槽１、無酸素槽２の底壁１３との間を水平な放射方向に向かい、嫌気槽１、無酸素槽２の下部傾斜壁１２ｂに沿って斜め上方に向かった後にドラフトチューブ２５の外側を垂直上方に向かう。そして、この汚水の流れは、嫌気槽１、無酸素槽２の上部傾斜壁１２ａに沿って内側に向かい、水面に沿って水平な中心方向に向かい、最後にドラフトチューブ２５内において下方に向かう。
【００２１】
他方、好気槽３では、無酸素槽２から流入した汚水を散気手段２８により曝気するので、散気手段２８を配置した側の汚水にエアリフト効果による上昇流が発生する。したがって、散気手段２８を配置していない側の汚水には下降流が発生するので、好気槽３では仕切板２７を挟んで旋回流が生じる。
【００２２】
このようにして、撹拌羽根２３、２４の上方の汚水は、撹拌羽根２３、２４のそれぞれの羽根の間や、撹拌羽根２３、２４の端部とドラフトチューブ２５の内面との間の隙間を通って循環する。この間に、担体２６は沈殿することなく嫌気槽１、無酸素槽２の底壁１３と水面の間を汚水と一緒に循環する。また、好気槽３でも、担体２６は沈殿することなく仕切板２７と底壁１３の間や仕切板２７と水面の間を汚水と一緒に循環する。これにより、担体２６は汚水中に均一に分布して汚水中の活性汚泥と良好に接触し、生物学的な好気処理・脱窒素・脱燐処理が良好に進行し、その処理効率が向上する。なお、嫌気槽１が３槽よりなり、無酸素槽２が３槽よりなり、好気槽３が６槽よりなっている。また、隣り合う壁は撹拌や曝気の効率が良い構造であれば有無は問わない。
【実施例１】
【００２３】
上記実施の形態１の汚水処理装置の嫌気槽１または無酸素槽２において、複数槽内の１槽で１つのドラフトチューブ２５と、１つの駆動手段２２と、１つの駆動軸２１と、２段の撹拌羽根２３を備えている。１槽の形状は、長手側壁１２の幅を５ｍ、短手側壁１１の幅を９ｍ、水深を１０ｍ、撹拌羽根２３、２４の回転直径を３．３ｍ、第１の撹拌羽根２３と水面との距離を１ｍ、撹拌羽根２３、２４同士の間隔を２．５ｍ、ドラフトチューブ２５の内径を３．５ｍ、ドラフトチューブ２５の上端と水面との距離を０．５ｍ、ドラフトチューブ２５の下端と底壁１３との距離を１ｍとした。したがって、撹拌羽根２３、２４の端部とドラフトチューブ２５の内面との間の隙間は０．１ｍとなった。そして、撹拌羽根２３、２４を１０回転／分（周速は１．７ｍ／秒）で回転したところ、担体２６は沈殿することなく汚水と共に良好に流れた。また、好気槽３の仕切板２７の水平方向の位置は、散気手段２８を配置してある側の長手側壁１２から仕切板２７までの距離は６ｍとし、短手側壁１１の長さは９ｍとして、長手側壁１２の長さは５ｍとしてある。また、仕切板２７の上端と水面との距離は２．０ｍとし、仕切板２７の下端と底壁１３との距離は２．０ｍとしてある。散気手段２８の鉛直方向の位置は、好気槽３の水面から４ｍの位置としてある。このようにしたところ、好気槽３でも担体２６は沈殿することなく汚水と共に良好に流れた。
【実施例２】
【００２４】
実施例１とは撹拌羽根２３、２４の回転数とドラフトチューブ２５の位置を変化させた。すなわち、長手側壁１２の幅を５ｍ、短手側壁１１の幅を９ｍ、水深を１０ｍ、撹拌羽根２３、２４の回転直径を３．３ｍ、第１の撹拌羽根２３と水面との距離を１ｍ、撹拌羽根２３、２４同士の間隔を２．５ｍ、ドラフトチューブ２５の内径を３．５ｍ、ドラフトチューブ２５の上端と水面との距離を０．５５ｍ、ドラフトチューブ２５の下端と底壁１３との距離を１．１１ｍとした。そして、撹拌羽根２３、２４をプロペラ型として７回転／分で回転したところ、汚水の縦断面平均流速は０．２３ｍ／秒となり、嫌気槽１、無酸素槽２において担体２６は沈殿することなく汚水と共に良好に流れた。また、好気槽３は実施例１と同様の構造でおこなったところ、好気槽３においても担体２６は沈殿することなく汚水と共に良好に流れた。
【実施例３】
【００２５】
ドラフトチューブ２５の上端と水面との距離を水深に対して次の表１に示すように変化させたところ、嫌気槽１の底部における汚水の流速は表１に示すような結果となった。その他の条件は実施例１と同様とした。この表１から分かるように、ドラフトチューブ２５の上端と水面との距離を水深に対して１／５以下とした場合に、嫌気槽１の底部における汚水の流速が速くなり、好ましいことが分かった。
【００２６】
【表１】
【実施例４】
【００２７】
仕切板２７の水平方向の位置は、散気手段２８側の平断面積が好気槽３の平断面積の２／３となるように、散気手段２８を配置した側の長手側壁１２から６ｍ、散気手段２８を配置しない側の長手側壁１２から３ｍとした。また、仕切板２７の鉛直方向の位置は、仕切板２７の上端と水面との距離は２．３ｍ、仕切板２７の下端と底壁１３との距離も２．３ｍとした。そして、散気手段２８から１ｍ3−ａｉｒ／ｍ3／時の風量で曝気したところ、すなわち、好気槽３の容積１ｍ3に１時間あたり、１ｍ3の空気を送気することであるが、好気槽３内の底部における汚水の流速は４１ｃｍ／秒となり、担体２６は好気槽３内の底部で滞留することなく円滑に流れ、汚水の旋回流が効率よく発生した。
【実施例５】
【００２８】
散気手段２８から０．９ｍ3−ａｉｒ／ｍ3／時の風量で曝気すると共に、散気手段２８を配置した側の平断面積を好気槽３の平断面積に対して次の表２に示すように変化させたところ、同表２に示すような結果を得た。この結果から分かるように、散気手段２８を配置した側の平断面積は好気槽３の平断面積の１／２以上であるのが好ましい。
【００２９】
【表２】
【００３０】
以上のように、この実施の形態１における汚水処理装置では、嫌気槽１、無酸素槽２内にドラフトチューブ２５を配置すると共に、撹拌羽根２３、２４をドラフトチューブ２５内において上下の２段に設け、嫌気槽１、無酸素槽２の水深５〜１５ｍに対するドラフトチューブ２５の上端と水面との距離を１／５以下とすることにより、撹拌羽根２３、２４を低速で回転させても汚水を嫌気槽１、無酸素槽２の底壁１３に達するまで十分に流すことができ、担体２６が嫌気槽１、無酸素槽２の底部に沈殿することを防止することができる。また、撹拌羽根２３、２４を低速で回転させるので、担体２６を磨耗させたり破損させたりすることがないばかりでなく、駆動手段２２の動力も削減することができる。そして、担体２６を汚水と良好に接触させることができるので、汚水の処理効率を向上させることができる。また、撹拌軸２１を長くする必要がないので、片持ち状であっても撹拌軸２１が振れることはなく、それゆえに撹拌軸２１の径を大きくしたり軸受で支持したりする必要がない。また、駆動手段２２を嫌気槽１、無酸素槽２の外部に設けたので、維持管理が容易となる。
【００３１】
さらに、好気槽３内を仕切板２７によって仕切ると共に、仕切板２７の片側で水深２〜８ｍの位置に散気手段２８を配設し、散気手段２８側の平断面積の割合が好気槽３の平断面積に対して１／２より大きくしたので、担体２６が好気槽３の底部に沈殿することを防止することができる。また、旋回流を良好に起こすことができることで、担体２６を汚水と良好に接触させることができるので、汚水の処理効率を向上させることができる。
【００３２】
実施の形態２．
図６は本発明を実施するための実施の形態２における汚水処理装置を示す概略縦断面図であり、図２と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。この実施の形態２における汚水処理装置は、実施の形態１の嫌気槽１および無酸素槽２の第１、第２の撹拌羽根２３、２４の間に第３の撹拌羽根３１を設けた点で実施の形態１における汚水処理装置と異なっている。この場合に、第３の撹拌羽根３１の回転直径は第１、第２の撹拌羽根２３、２４と同様とし、それらの中間に位置させてある。
【実施例６】
【００３３】
上記実施の形態２の汚水処理装置において、嫌気槽１、無酸素槽２の長手側壁１２の幅を９ｍ、短手側壁１１の幅を５ｍ、水深を１０ｍ、撹拌羽根２３、２４、３１の回転直径を３．３ｍ、第１の撹拌羽根２３と水面との距離を１ｍ、ドラフトチューブ２５の内径を３．５ｍ、ドラフトチューブ２５の上端と水面との距離を０．５５ｍ、ドラフトチューブ２５の下端と底壁１３との距離を１．１１ｍとした。そして、撹拌羽根２３、２４、３１はプロペラ型として６回転／分で回転したところ、汚水の縦断面平均流速は実施例１の場合と同様に０．２３ｍ／秒となり、撹拌羽根２３、２４、３１の回転数を実施例１よりも低くしても汚水に実施例１と同様な速度を与えることができた。したがって、実施例１と同様な効果が得られたばかりでなく、撹拌羽根２３、２４、３１をより低速で回転させることによる動力削減や維持管理の効果が得られた。
【００３４】
実施の形態３．
図７は本発明を実施するための実施の形態３における汚水処理装置を説明するための概略縦断面図、図８はその概略平面図であり、図１と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。この実施の形態３における汚水処理装置は、実施の形態１の無酸素槽２のドラフトチューブ２５の外側に散気手段３２を設け、好気槽３を設置しない点で実施の形態１における汚水処理装置と異なっている。この散気手段３２は、ドラフトチューブ２５の上下の略中間において放射状に配置した複数の散気管３２ａと、これらの散気管３２ａに空気を供給するための図示しないブロワと、このブロワと全ての散気管３２ａを接続した図示しない空気供給管とによって構成してある。
【００３５】
これにより、この実施の形態３における無酸素槽２では、汚水の嫌気性処理と好気性処理の双方を旋回流により繰り返して行なうことができる。すなわち、散気管３２ａから汚水中に空気（酸素）が混入して汚水が好気化すると共に、エアリフト効果によって汚水の流れが速くなる。したがって、エアリフト効果の分だけ撹拌羽根２３、２４の回転速度を低下させることができ、駆動手段２２の消費電力を節約することができる。また、１つの槽で嫌気性処理と好気性処理を行うことができるので、好気処理、脱窒素・脱燐処理を効率よく行うことができる。
【００３６】
実施の形態４．
図９は本発明を実施するための実施の形態４における汚水処理装置を示す概略縦断面図であり、図１と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。この実施の形態４における汚水処理装置は、実施の形態１における嫌気槽１および無酸素槽２内の底部にマウント３３を設けた点で実施の形態１における汚水処理装置と異なっている。マウント３３は汚水の流れを整えるための整流板のように作用するものとし、円錐形状として嫌気槽１、無酸素槽２の底壁１３上の中央に設けてある。この実施の形態４における汚水処理装置では、マウント３３を設けたので、ドラフトチューブ２５内を下降する汚水、すなわち担体２６の流れの方向がマウント３３によって滑らかに変化し、処理効率が実施の形態１の場合よりも向上し、その他には実施の形態１の場合と同様な効果が得られる。
【００３７】
実施の形態５．
図１０は本発明の実施の形態５による汚水処理装置の曝気槽を示す概略縦断面図であり、図４と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。この実施の形態５における汚水処理装置は、実施の形態１の好気槽（曝気槽）３に配置してある仕切板２７の上下に整流効果を呈するガイド部２７ａ、２７ｂをそれぞれ設けた点で実施の形態１における汚水処理装置と異なっている。この実施の形態５における汚水処理装置では、仕切板２７の上流側を下降した汚水の流れの方向がガイド部２７ｂによって滑らかに変化すると共に、仕切板２７の下流側を上昇した汚水の流れの方向がガイド部２７ａによって滑らかに変化し、処理効率が実施の形態１の場合よりも向上し、その他には実施の形態１の場合と同様な効果が得られる。
【００３８】
実施の形態６．
図１１は本発明を実施するための実施の形態６における汚水処理装置を示す構成図であり、図１と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。この実施の形態６における汚水処理装置は、実施の形態１の嫌気槽１の代りに実施の形態１の無酸素槽２と同様な無酸素槽４１を配置し、実施の形態１の無酸素槽２の代りに実施の形態１の好気槽３と同様な第１の好気槽４２と第２の好気槽４３とを配置し、実施の形態１における好気槽３を第３の好気槽４４とし、更に処理水流出管７から処理水を処理水返送管４５によって無酸素槽４１に返送するようにしてある。
【実施例７】
【００３９】
上記実施の形態６における汚水処理装置において、無酸素槽４１、第１の好気槽４２、第２の好気槽４３、および第３の好気槽４４のそれぞれの長手側壁１２の幅は５ｍ、短手側壁１１の幅は９ｍ、水深は１０ｍとした。無酸素槽４１にはドラフトチューブ２５を配設し、このドラフトチューブ２５内に２段の撹拌羽根２３、２４を設置した。好気槽４２〜４４の仕切板２７の水平方向の位置は、散気手段２８を配置した側の長手側壁１２から６ｍ、散気手段２８を配置しない側の長手側壁１２から３ｍとした。仕切板２７の鉛直方向の位置は、仕切板２７の上端と水面との距離は０．５ｍ、仕切板２７の下端と底壁１３との距離は１ｍとした。散気手段２８は水深５ｍの位置に設置した。そして、第１の好気槽４２には担体２６を投入せず、第２、第３の好気槽４３、４４には担体２６を１０Ｖ／Ｖ％で投入した。このような条件下で流入水量１２０００ｍ3／日、循環水量１００００ｍ3／日、単位容積当たりの曝気風量を１．２ｍ3−ａｉｒ／ｍ3／時で硝化促進型循環変法の運転を行ったところ、水槽底部における汚水の流速が３５ｃｍ／秒となり、第２の好気槽４３と第３の好気槽４４の低部において汚水が効率良く旋回し、担体２６が滞留することなく流れ、汚水を良好に処理できた。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態１による汚水処理装置を含む概略図である。
【図２】本発明の実施の形態１による汚水処理装置の嫌気槽または無酸素槽の概略縦断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１による汚水処理装置の嫌気槽または無酸素槽の概略平面図である。
【図４】本発明の実施の形態１による汚水処理装置の曝気槽の概略縦断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１による汚水処理装置の曝気槽の概略平面図である。
【図６】本発明の実施の形態２による汚水処理装置の嫌気槽または無酸素槽の概略縦断面図である。
【図７】本発明の実施の形態３による汚水処理装置の無酸素槽の概略縦断面図である。
【図８】本発明の実施の形態３による汚水処理装置の無酸素槽の概略平面図である。
【図９】本発明の実施の形態４による汚水処理装置の嫌気槽または無酸素槽の概略縦断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態５による汚水処理装置の曝気槽の概略縦断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態６による汚水処理装置の構成図である。
【符号の説明】
【００４１】
１ 嫌気槽
２、４１ 無酸素槽
３、４２、４３、４４ 好気槽（曝気槽）
２１ 撹拌軸
２２ 駆動手段
２３、２４、３１ 撹拌羽根
２５ ドラフトチューブ
２６ 担体
２７ 仕切板
２８、３２ 散気手段
３３ マウント
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機物を含んだ汚水に菌を担持した多数の担体を浮遊させて、下水処理場などの汚水を活性汚泥法によって処理する生物反応槽、貯留槽などの汚水処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の下水処理場などの汚水処理装置には、活性汚泥を含んだ汚水を収容する水槽（嫌気槽、無酸素槽、好気槽）が備えられている。この水槽内の汚水中には、生物学的な好気処理や脱窒素・脱燐処理を効率的に行うための多数の担体が含まれている。各担体は多孔質やスポンジ状とされて菌体が付着または包括され、その比重は１よりも大きくなっているので、担体は嫌気槽、無酸素槽、好気槽の底部に沈殿する場合がある。この場合には、担体が活性汚泥と接触する機会が減少し、生物反応の進行が低下することになる。このような問題に対処するため、すなわち担体を沈殿させることなく汚水中に浮遊させ続けるため、嫌気槽、無酸素槽内に攪拌機が設置されることがある。この攪拌機は、嫌気槽、無酸素槽の軸線上に配置された攪拌軸、この攪拌軸に取り付けられた１段または２段の攪拌羽根、攪拌軸を回転駆動する駆動モータなどによって構成されている。また、攪拌羽根の外側にドラフトチューブが設置されることもある。
【０００３】
このような従来の汚水処理装置において、攪拌軸は嫌気槽、無酸素槽の中央に鉛直方向に向けて設けられ、駆動モータは攪拌羽根の上端に連結され、攪拌軸の下端は自由端とされているか、軸受によって支持されている。攪拌羽根は汚水中に位置するように攪拌軸に通常は１段に、水深が深い場合には２段に設けられている。攪拌軸の長さは、その自由端が振れる可能性が多いので、５ｍが限界とされ、水深が深い場合には攪拌羽根を高速度で回転するように構成されている。担体はスポンジ状で軟らかいものとされているので、汚水の流れが速い場合には担体が磨耗したり損傷したりする。したがって、嫌気槽、無酸素槽が深い場合には、担体を底部まで達するように攪拌羽根を高速度で回転させる必要がある反面で、担体の磨耗や破損を防止するために汚水の流速は１０ｃｍ／秒程度に抑えられている。
【０００４】
なお、上記先行技術は当業者一般に知られた技術であって、文献公知発明にかかるものではない。しかしながら、上記従来の汚水処理装置に設置可能な攪拌機として、例えば特開２０００−１３５４９７号に開示されている低速担体浮遊機が知られている。この低速担体浮遊気は、反応槽の天井の中央に設置された駆動部から反応槽内へ回転軸を垂設し、この回転軸に攪拌羽根を設けたものであり、回転軸の下端部には攪拌補助羽根が取り付けられている。攪拌補助羽根は、その正面が回転軸の中心線からオフセットし、取付側端がオフセット方向に対して直角な方向に中心線から偏倚した位置で下方へ向けて突設されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１３５４９７号公報（段落００１２、および図１〜図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の汚水処理装置のドラフトチューブは年に１度程度のメンテナンスが必要とされているが、ドラフトチューブや駆動手段は水面下の中間部よりも下方に設置されているので、そのメンテナンスが容易でなく、費用が嵩んでいる。また、嫌気槽、無酸素槽、好気槽の深さは通常では５ｍ程度であるが、土地の狭い場所では１０ｍと深くなる場合がある。このように嫌気槽、無酸素槽が深くなった場合には、攪拌羽根を深い位置に設置する必要があるが、攪拌軸の長さは通常５ｍまでとされているので、水深が２倍になったからと回転羽根を２倍深い位置に設置することは、攪拌軸の強度や振れの関係から困難になっている。また、水深が２倍になった場合に、攪拌羽根を深い位置に設置する代りにその径を大きくすることも考えられるが、この場合にも攪拌軸の強度や振れによってそれが制限されている。
【０００７】
また、特開２０００−１３５４９７号公報に開示されている低速担体浮遊機は、沈殿しようとする担体に攪拌補助羽根によって流速を与えて担体を沈殿させないという利点を有しているが、回転軸の長さや攪拌羽根の回転速度には限界があるので、深い反応槽に適応させることは容易でないことが予想される。
【０００８】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、水深の深い曝気槽であっても担体を沈殿させることなく槽内を良好に循環させ、さらには嫌気槽、無酸素槽、曝気槽内全体に良好に担体を循環させることができる汚水処理装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明にかかる汚水処理装置は、担体が存在し、仕切板および散気手段が設けられ、汚水を生物学的好気処理する曝気槽を有する汚水処理装置であって、前記曝気槽の水深が５〜１５ｍであり、且つ、前記仕切板によって分割される前記散気手段側の平断面積が前記曝気槽の平断面積の１／２より大きいことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明にかかる汚水処理装置は、散気手段が前記曝気槽の水深の２〜８ｍの位置に配設してあることを特徴とする。
さらに、本発明にかかる汚水処理装置は、ドラフトチューブ、駆動手段、撹拌軸および多段の撹拌羽根が設けられ、水深が５〜１５ｍであり、且つ、前記ドラフトチューブの上端と水面との距離が水深の１／５以下である無酸素槽を備えたことを特徴とする。
そして、本発明にかかる汚水処理装置は、ドラフトチューブ、駆動手段、撹拌軸および多段の撹拌羽根が設けられ、水深が５〜１５ｍであり、且つ、前記ドラフトチューブの上端と水面との距離が水深の１／５以下である嫌気槽を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、担体が存在する曝気槽の水深が５〜１５ｍであり、且つ、仕切板によって分割される散気手段側の平断面積が曝気槽の平断面積の１／２より大きくしたので、曝気槽内で良好な旋回流を起こすことができ、担体の沈殿を防止することができる。これにより、担体が汚水と良好に接触し、汚水の処理効率が向上する。
つまり、曝気槽では、汚水を散気手段により曝気するので、散気手段を配置した側の汚水にエアリフト効果による上昇流が発生し、散気手段を配置していない側の汚水には下降流が発生するので、曝気槽では仕切板を挟んで旋回流が生じ、担体は曝気槽内の底部で滞留することなく円滑に流れ、槽内の旋回流が効率よく発生した。
とくに、曝気槽内を仕切板によって仕切ると共に、仕切板の片側に散気手段を配設し、散気手段側の平断面積が曝気槽の平断面積に対して１／２より大きくすることにより、担体が曝気槽の底部に沈殿することを防止することができ、旋回流を良好に起こすことができることで、担体を汚水と良好に接触させることができるので、汚水の処理効率を向上させることができる。
また、嫌気槽や無酸素槽では、撹拌羽根を複数段に設けることができるので、それらの回転数を少なくしても汚水を良好に旋回させることができ、担体の沈殿を防止することができる。さらに、撹拌羽根の回転数を少なくすることができるので、担体を摩耗させたり損傷させたりすることがないばかりでなく、撹拌羽根を駆動するための動力も削減することができる。そして、撹拌羽根をドラフトチューブ内に設けると共に、撹拌羽根を多段に設けたので、嫌気槽、無酸素槽の水深が１５ｍ以下であれば撹拌軸を長くする必要がないので、撹拌軸が振れることはない。また、撹拌羽根を駆動するための駆動手段を嫌気槽、無酸素槽の外部に設けたので、維持管理が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は本発明を実施するための実施の形態１における汚水処理装置を含む概略図である。この汚水処理装置は、活性汚泥を含んだ汚水を活性汚泥法によって好気処理、脱窒素・脱燐処理する生物反応槽とし、嫌気槽１、無酸素槽２、および好気槽（曝気槽）３から構成し、水深が比較的に深いものとしてある。最初沈殿池（初沈）４の上澄水は汚水流入管６を介して嫌気槽１に流入し、好気槽３からの流出水は処理水流出管７を介して最終沈殿池（終沈）５へ流出するようにしてある。そして、各沈殿池４、５の沈殿汚泥はそれぞれの移送管８、９を介して系列外に移送すると共に、最終沈殿池５の汚泥は返送管１０を介して嫌気槽１に返送するようにしてある。
【００１３】
図２は嫌気槽１の概略縦断面図、図３は嫌気槽１の概略平面図、図４は曝気槽３の概略縦断面図、図５は曝気槽３の概略平面図である。嫌気槽１、無酸素槽２、好気槽（曝気槽）３の形状は限定するわけではないが、この実施の形態１では深層の通常の梁が５ｍおきに存在するので、それに適応させてある。したがって、嫌気槽１、無酸素槽２、好気槽３の横断面形状を例えば平行に対向する短手側壁１１、１１と平行に対向する長手側壁１２、１２とによって全体としては長方形（長四角形）としてある。各短手側壁１１の上部と下部には、内側に傾斜する上部傾斜壁１２ａと下部傾斜壁１２ｂとをそれぞれ設けてある。嫌気槽１、無酸素槽２、好気槽３の下端は水平な底壁１３としてあり、嫌気槽１、無酸素３の上部開口は天板（図示せず）によって着脱自在に閉じてある。なお、嫌気槽１と無酸素槽２の間や無酸素槽２と好気槽３の間には、処理水を流す堰、管、開口などの手段を設けてある。
【００１４】
嫌気槽１と無酸素槽２の構成は同様としてある。すなわち、嫌気槽１、無酸素槽２の天板の中央には、撹拌軸２１を鉛直方向に向けて回転自在に支持してある。撹拌軸２１の上部は天板を貫通させ、撹拌軸２１の上端には駆動モータや減速機などの駆動手段２２を連結してある。嫌気槽１、無酸素槽２内において、撹拌軸２１には上位の第１の撹拌羽根２３と下位の第２の撹拌羽根２４とを相互に吐出力を打ち消すことがないように、上下方向に離して取り付けてある。また、嫌気槽１、無酸素槽２の内部には、第１、第２の撹拌羽根２３、２４を囲むようにドラフトチューブ２５を設置してある。ドラフトチューブ２５は、嫌気槽１、無酸素槽２の底壁１３上に脚部を介して設置するか、天板に吊設するか、或いは、横壁より留め具により固定することができる。これらの嫌気槽１、無酸素槽２内の汚水中には多数の担体２６を浮遊させてある。担体２６には、生分解性が低くて耐食性や耐久性に優れた材料、例えばポリウレタン、ポリエステル、ポリプロピレンなどを用いることができる。
【００１５】
好気槽３には仕切板２７と散気手段２８を設置してある。この散気手段２８は、仕切板２７の下流側において同一水平面上に整列させた複数の散気管２８ａと、これらの散気管２８ａに空気を供給するための図示しないブロワと、このブロワと全ての散気管２８ａを接続した図示しない空気供給管とによって構成してある。散気手段２８は汚水にエアリフト効果によって旋回流を発生させ、酸素溶解効率を向上させるものとしてある。この散気手段２８は天板に吊設するか、側壁１１、１２に固定することができるが、良好なエアリフト効果を呈するのであれば、その設置方法は選ばない。そして、散気管２８ａの形状は筒状、板状などとすることができるが、目詰まりを生じさせないものであれば限定しない。なお、好気槽３内の汚水中にも上記と同様な多数の担体２６を浮遊させてある。
【００１６】
ここで、嫌気槽１、無酸素槽２、好気槽３は水深が深い５〜１５ｍとし、この実施の形態１では１０ｍとしてある。嫌気槽１、無酸素槽２に設けた第１の撹拌羽根２３は水面の近傍に位置させるが、ドラフトチューブ２５の内部に位置させる必要がある。第２の撹拌羽根２４は水面から水深の１／２以内、すなわち２．５〜７．５ｍ以内に位置させるのが好ましく、この実施の形態１では水面から３．５ｍの所に位置させてある。ドラフトチューブ２５の上端と水面との距離は水深の１／５、すなわち１〜３ｍとするか、それ以下とするのが好ましく、この実施の形態１では０．５ｍとしてある。ドラフトチューブ２５の下端と底壁１３との距離は１〜２．５ｍとするのが好ましく、この実施の形態１では１ｍとしてある。
【００１７】
そして、仕切板２７の水平方向の位置は、散気手段２８を配置してある側の平断面積が好気槽３の平断面積に対して１／２以上の位置としてある。また、仕切板２７の上端と水面との距離は０．５ｍ以上とし、仕切板２７の下端と底壁１３との距離は３ｍ以下としてある。散気手段２８の鉛直方向の位置は、好気槽３の水深の２〜８ｍの位置としてある。
【００１８】
その他の寸法として、撹拌軸２１の長さは４ｍ程度とし、第１の撹拌羽根２３の回転直径と第２の撹拌羽根２４の回転直径とは同じ３．３ｍとし、第１の撹拌羽根２３と水面との距離は１ｍとし、第１の撹拌羽根２３と第２の撹拌羽根２４との距離は２．５ｍとしてある。また、ドラフトチューブ２５の内径は３．５ｍとしてある。したがって、撹拌羽根２３、２４の端部とドラフトチューブ２５の内面との間には０．１ｍの隙間を存在させてある。嫌気槽１、無酸素槽２の横断面積（平断面積）とドラフトチューブ２５の横断面積の比は、それらの形状や担体２６の投入量によって適宜に決めるのが好ましい。なお、第１、第２の撹拌羽根２３、２４は２〜３０回転／分程度の低速度で回転させ、嫌気槽１、無酸素槽２の底部の汚水に約０．１ｍ／秒より大きい流速を与えるのが好ましい。また、好気槽３の底部の汚水にも約０．１ｍ／秒より大きい流速を与えるのが好ましい。
【００１９】
撹拌羽根２３、２４は、汚水に鉛直方向の流れを発生させる軸流型が望ましいが、軸流方向に流れを発生できればどのような羽根形状でもよい。例えば、プロペラ型またはパドル型とすることができる。しかし、撹拌羽根２３、２４の一方をプロペラ型とし、他方をパドル型とすることもできる。撹拌羽根２３、２４は、２〜４枚の羽根要素を水平面上に等間隔で配置することによって構成することができる。なお、撹拌羽根２３、２４の回転直径は同じとしたが、第１の撹拌羽根２３の回転直径は第２の撹拌羽根２４の回転直径よりも小さくすることができる。また、上下２段の撹拌羽根２３、２４の代りに、１段のみの撹拌羽根とすることもできる。この場合には、羽根の枚数は４〜８枚とする必要がある。いずれにしても、撹拌羽根２３、２４の直径、あるいは段数は、活性汚泥の濃度や担体２６の投入量によって適宜に構成すればよい。また、好気槽３の仕切板２７や散気手段２８も、活性汚泥の濃度や担体２６の投入量によって適宜に構成、位置決めすればよい。
【００２０】
このように構成した汚水処理装置では、汚水が汚水流入管６から嫌気槽１内に流入し、その同じ量の処理水が好気槽３から処理水流出管７に越流する。この間に、嫌気槽１、無酸素槽２の駆動手段２２の作動によって第１、第２の撹拌羽根２３、２４がドラフトチューブ２５内で回転する。これにより、例えば撹拌羽根２３、２４が正回転する場合には、ドラフトチューブ２５内の汚水は下向きに流れ、嫌気槽１、無酸素槽２の底壁１３まで達する。この汚水の流れは、ドラフトチューブ２５の下端と嫌気槽１、無酸素槽２の底壁１３との間を水平な放射方向に向かい、嫌気槽１、無酸素槽２の下部傾斜壁１２ｂに沿って斜め上方に向かった後にドラフトチューブ２５の外側を垂直上方に向かう。そして、この汚水の流れは、嫌気槽１、無酸素槽２の上部傾斜壁１２ａに沿って内側に向かい、水面に沿って水平な中心方向に向かい、最後にドラフトチューブ２５内において下方に向かう。
【００２１】
他方、好気槽３では、無酸素槽２から流入した汚水を散気手段２８により曝気するので、散気手段２８を配置した側の汚水にエアリフト効果による上昇流が発生する。したがって、散気手段２８を配置していない側の汚水には下降流が発生するので、好気槽３では仕切板２７を挟んで旋回流が生じる。
【００２２】
このようにして、撹拌羽根２３、２４の上方の汚水は、撹拌羽根２３、２４のそれぞれの羽根の間や、撹拌羽根２３、２４の端部とドラフトチューブ２５の内面との間の隙間を通って循環する。この間に、担体２６は沈殿することなく嫌気槽１、無酸素槽２の底壁１３と水面の間を汚水と一緒に循環する。また、好気槽３でも、担体２６は沈殿することなく仕切板２７と底壁１３の間や仕切板２７と水面の間を汚水と一緒に循環する。これにより、担体２６は汚水中に均一に分布して汚水中の活性汚泥と良好に接触し、生物学的な好気処理・脱窒素・脱燐処理が良好に進行し、その処理効率が向上する。なお、嫌気槽１が３槽よりなり、無酸素槽２が３槽よりなり、好気槽３が６槽よりなっている。また、隣り合う壁は撹拌や曝気の効率が良い構造であれば有無は問わない。
【実施例１】
【００２３】
上記実施の形態１の汚水処理装置の嫌気槽１または無酸素槽２において、複数槽内の１槽で１つのドラフトチューブ２５と、１つの駆動手段２２と、１つの駆動軸２１と、２段の撹拌羽根２３を備えている。１槽の形状は、長手側壁１２の幅を５ｍ、短手側壁１１の幅を９ｍ、水深を１０ｍ、撹拌羽根２３、２４の回転直径を３．３ｍ、第１の撹拌羽根２３と水面との距離を１ｍ、撹拌羽根２３、２４同士の間隔を２．５ｍ、ドラフトチューブ２５の内径を３．５ｍ、ドラフトチューブ２５の上端と水面との距離を０．５ｍ、ドラフトチューブ２５の下端と底壁１３との距離を１ｍとした。したがって、撹拌羽根２３、２４の端部とドラフトチューブ２５の内面との間の隙間は０．１ｍとなった。そして、撹拌羽根２３、２４を１０回転／分（周速は１．７ｍ／秒）で回転したところ、担体２６は沈殿することなく汚水と共に良好に流れた。また、好気槽３の仕切板２７の水平方向の位置は、散気手段２８を配置してある側の長手側壁１２から仕切板２７までの距離は６ｍとし、短手側壁１１の長さは９ｍとして、長手側壁１２の長さは５ｍとしてある。また、仕切板２７の上端と水面との距離は２．０ｍとし、仕切板２７の下端と底壁１３との距離は２．０ｍとしてある。散気手段２８の鉛直方向の位置は、好気槽３の水面から４ｍの位置としてある。このようにしたところ、好気槽３でも担体２６は沈殿することなく汚水と共に良好に流れた。
【実施例２】
【００２４】
実施例１とは撹拌羽根２３、２４の回転数とドラフトチューブ２５の位置を変化させた。すなわち、長手側壁１２の幅を５ｍ、短手側壁１１の幅を９ｍ、水深を１０ｍ、撹拌羽根２３、２４の回転直径を３．３ｍ、第１の撹拌羽根２３と水面との距離を１ｍ、撹拌羽根２３、２４同士の間隔を２．５ｍ、ドラフトチューブ２５の内径を３．５ｍ、ドラフトチューブ２５の上端と水面との距離を０．５５ｍ、ドラフトチューブ２５の下端と底壁１３との距離を１．１１ｍとした。そして、撹拌羽根２３、２４をプロペラ型として７回転／分で回転したところ、汚水の縦断面平均流速は０．２３ｍ／秒となり、嫌気槽１、無酸素槽２において担体２６は沈殿することなく汚水と共に良好に流れた。また、好気槽３は実施例１と同様の構造でおこなったところ、好気槽３においても担体２６は沈殿することなく汚水と共に良好に流れた。
【実施例３】
【００２５】
ドラフトチューブ２５の上端と水面との距離を水深に対して次の表１に示すように変化させたところ、嫌気槽１の底部における汚水の流速は表１に示すような結果となった。その他の条件は実施例１と同様とした。この表１から分かるように、ドラフトチューブ２５の上端と水面との距離を水深に対して１／５以下とした場合に、嫌気槽１の底部における汚水の流速が速くなり、好ましいことが分かった。
【００２６】
【表１】
【実施例４】
【００２７】
仕切板２７の水平方向の位置は、散気手段２８側の平断面積が好気槽３の平断面積の２／３となるように、散気手段２８を配置した側の長手側壁１２から６ｍ、散気手段２８を配置しない側の長手側壁１２から３ｍとした。また、仕切板２７の鉛直方向の位置は、仕切板２７の上端と水面との距離は２．３ｍ、仕切板２７の下端と底壁１３との距離も２．３ｍとした。そして、散気手段２８から１ｍ3−ａｉｒ／ｍ3／時の風量で曝気したところ、すなわち、好気槽３の容積１ｍ3に１時間あたり、１ｍ3の空気を送気することであるが、好気槽３内の底部における汚水の流速は４１ｃｍ／秒となり、担体２６は好気槽３内の底部で滞留することなく円滑に流れ、汚水の旋回流が効率よく発生した。
【実施例５】
【００２８】
散気手段２８から０．９ｍ3−ａｉｒ／ｍ3／時の風量で曝気すると共に、散気手段２８を配置した側の平断面積を好気槽３の平断面積に対して次の表２に示すように変化させたところ、同表２に示すような結果を得た。この結果から分かるように、散気手段２８を配置した側の平断面積は好気槽３の平断面積の１／２以上であるのが好ましい。
【００２９】
【表２】
【００３０】
以上のように、この実施の形態１における汚水処理装置では、嫌気槽１、無酸素槽２内にドラフトチューブ２５を配置すると共に、撹拌羽根２３、２４をドラフトチューブ２５内において上下の２段に設け、嫌気槽１、無酸素槽２の水深５〜１５ｍに対するドラフトチューブ２５の上端と水面との距離を１／５以下とすることにより、撹拌羽根２３、２４を低速で回転させても汚水を嫌気槽１、無酸素槽２の底壁１３に達するまで十分に流すことができ、担体２６が嫌気槽１、無酸素槽２の底部に沈殿することを防止することができる。また、撹拌羽根２３、２４を低速で回転させるので、担体２６を磨耗させたり破損させたりすることがないばかりでなく、駆動手段２２の動力も削減することができる。そして、担体２６を汚水と良好に接触させることができるので、汚水の処理効率を向上させることができる。また、撹拌軸２１を長くする必要がないので、片持ち状であっても撹拌軸２１が振れることはなく、それゆえに撹拌軸２１の径を大きくしたり軸受で支持したりする必要がない。また、駆動手段２２を嫌気槽１、無酸素槽２の外部に設けたので、維持管理が容易となる。
【００３１】
さらに、好気槽３内を仕切板２７によって仕切ると共に、仕切板２７の片側で水深２〜８ｍの位置に散気手段２８を配設し、散気手段２８側の平断面積の割合が好気槽３の平断面積に対して１／２より大きくしたので、担体２６が好気槽３の底部に沈殿することを防止することができる。また、旋回流を良好に起こすことができることで、担体２６を汚水と良好に接触させることができるので、汚水の処理効率を向上させることができる。
【００３２】
実施の形態２．
図６は本発明を実施するための実施の形態２における汚水処理装置を示す概略縦断面図であり、図２と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。この実施の形態２における汚水処理装置は、実施の形態１の嫌気槽１および無酸素槽２の第１、第２の撹拌羽根２３、２４の間に第３の撹拌羽根３１を設けた点で実施の形態１における汚水処理装置と異なっている。この場合に、第３の撹拌羽根３１の回転直径は第１、第２の撹拌羽根２３、２４と同様とし、それらの中間に位置させてある。
【実施例６】
【００３３】
上記実施の形態２の汚水処理装置において、嫌気槽１、無酸素槽２の長手側壁１２の幅を９ｍ、短手側壁１１の幅を５ｍ、水深を１０ｍ、撹拌羽根２３、２４、３１の回転直径を３．３ｍ、第１の撹拌羽根２３と水面との距離を１ｍ、ドラフトチューブ２５の内径を３．５ｍ、ドラフトチューブ２５の上端と水面との距離を０．５５ｍ、ドラフトチューブ２５の下端と底壁１３との距離を１．１１ｍとした。そして、撹拌羽根２３、２４、３１はプロペラ型として６回転／分で回転したところ、汚水の縦断面平均流速は実施例１の場合と同様に０．２３ｍ／秒となり、撹拌羽根２３、２４、３１の回転数を実施例１よりも低くしても汚水に実施例１と同様な速度を与えることができた。したがって、実施例１と同様な効果が得られたばかりでなく、撹拌羽根２３、２４、３１をより低速で回転させることによる動力削減や維持管理の効果が得られた。
【００３４】
実施の形態３．
図７は本発明を実施するための実施の形態３における汚水処理装置を説明するための概略縦断面図、図８はその概略平面図であり、図１と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。この実施の形態３における汚水処理装置は、実施の形態１の無酸素槽２のドラフトチューブ２５の外側に散気手段３２を設け、好気槽３を設置しない点で実施の形態１における汚水処理装置と異なっている。この散気手段３２は、ドラフトチューブ２５の上下の略中間において放射状に配置した複数の散気管３２ａと、これらの散気管３２ａに空気を供給するための図示しないブロワと、このブロワと全ての散気管３２ａを接続した図示しない空気供給管とによって構成してある。
【００３５】
これにより、この実施の形態３における無酸素槽２では、汚水の嫌気性処理と好気性処理の双方を旋回流により繰り返して行なうことができる。すなわち、散気管３２ａから汚水中に空気（酸素）が混入して汚水が好気化すると共に、エアリフト効果によって汚水の流れが速くなる。したがって、エアリフト効果の分だけ撹拌羽根２３、２４の回転速度を低下させることができ、駆動手段２２の消費電力を節約することができる。また、１つの槽で嫌気性処理と好気性処理を行うことができるので、好気処理、脱窒素・脱燐処理を効率よく行うことができる。
【００３６】
実施の形態４．
図９は本発明を実施するための実施の形態４における汚水処理装置を示す概略縦断面図であり、図１と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。この実施の形態４における汚水処理装置は、実施の形態１における嫌気槽１および無酸素槽２内の底部にマウント３３を設けた点で実施の形態１における汚水処理装置と異なっている。マウント３３は汚水の流れを整えるための整流板のように作用するものとし、円錐形状として嫌気槽１、無酸素槽２の底壁１３上の中央に設けてある。この実施の形態４における汚水処理装置では、マウント３３を設けたので、ドラフトチューブ２５内を下降する汚水、すなわち担体２６の流れの方向がマウント３３によって滑らかに変化し、処理効率が実施の形態１の場合よりも向上し、その他には実施の形態１の場合と同様な効果が得られる。
【００３７】
実施の形態５．
図１０は本発明の実施の形態５による汚水処理装置の曝気槽を示す概略縦断面図であり、図４と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。この実施の形態５における汚水処理装置は、実施の形態１の好気槽（曝気槽）３に配置してある仕切板２７の上下に整流効果を呈するガイド部２７ａ、２７ｂをそれぞれ設けた点で実施の形態１における汚水処理装置と異なっている。この実施の形態５における汚水処理装置では、仕切板２７の上流側を下降した汚水の流れの方向がガイド部２７ｂによって滑らかに変化すると共に、仕切板２７の下流側を上昇した汚水の流れの方向がガイド部２７ａによって滑らかに変化し、処理効率が実施の形態１の場合よりも向上し、その他には実施の形態１の場合と同様な効果が得られる。
【００３８】
実施の形態６．
図１１は本発明を実施するための実施の形態６における汚水処理装置を示す構成図であり、図１と同じ部分に同じ符号を付して重複説明を省略する。この実施の形態６における汚水処理装置は、実施の形態１の嫌気槽１の代りに実施の形態１の無酸素槽２と同様な無酸素槽４１を配置し、実施の形態１の無酸素槽２の代りに実施の形態１の好気槽３と同様な第１の好気槽４２と第２の好気槽４３とを配置し、実施の形態１における好気槽３を第３の好気槽４４とし、更に処理水流出管７から処理水を処理水返送管４５によって無酸素槽４１に返送するようにしてある。
【実施例７】
【００３９】
上記実施の形態６における汚水処理装置において、無酸素槽４１、第１の好気槽４２、第２の好気槽４３、および第３の好気槽４４のそれぞれの長手側壁１２の幅は５ｍ、短手側壁１１の幅は９ｍ、水深は１０ｍとした。無酸素槽４１にはドラフトチューブ２５を配設し、このドラフトチューブ２５内に２段の撹拌羽根２３、２４を設置した。好気槽４２〜４４の仕切板２７の水平方向の位置は、散気手段２８を配置した側の長手側壁１２から６ｍ、散気手段２８を配置しない側の長手側壁１２から３ｍとした。仕切板２７の鉛直方向の位置は、仕切板２７の上端と水面との距離は０．５ｍ、仕切板２７の下端と底壁１３との距離は１ｍとした。散気手段２８は水深５ｍの位置に設置した。そして、第１の好気槽４２には担体２６を投入せず、第２、第３の好気槽４３、４４には担体２６を１０Ｖ／Ｖ％で投入した。このような条件下で流入水量１２０００ｍ3／日、循環水量１００００ｍ3／日、単位容積当たりの曝気風量を１．２ｍ3−ａｉｒ／ｍ3／時で硝化促進型循環変法の運転を行ったところ、水槽底部における汚水の流速が３５ｃｍ／秒となり、第２の好気槽４３と第３の好気槽４４の低部において汚水が効率良く旋回し、担体２６が滞留することなく流れ、汚水を良好に処理できた。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態１による汚水処理装置を含む概略図である。
【図２】本発明の実施の形態１による汚水処理装置の嫌気槽または無酸素槽の概略縦断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１による汚水処理装置の嫌気槽または無酸素槽の概略平面図である。
【図４】本発明の実施の形態１による汚水処理装置の曝気槽の概略縦断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１による汚水処理装置の曝気槽の概略平面図である。
【図６】本発明の実施の形態２による汚水処理装置の嫌気槽または無酸素槽の概略縦断面図である。
【図７】本発明の実施の形態３による汚水処理装置の無酸素槽の概略縦断面図である。
【図８】本発明の実施の形態３による汚水処理装置の無酸素槽の概略平面図である。
【図９】本発明の実施の形態４による汚水処理装置の嫌気槽または無酸素槽の概略縦断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態５による汚水処理装置の曝気槽の概略縦断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態６による汚水処理装置の構成図である。
【符号の説明】
【００４１】
１ 嫌気槽
２、４１ 無酸素槽
３、４２、４３、４４ 好気槽（曝気槽）
２１ 撹拌軸
２２ 駆動手段
２３、２４、３１ 撹拌羽根
２５ ドラフトチューブ
２６ 担体
２７ 仕切板
２８、３２ 散気手段
３３ マウント
【特許請求の範囲】
【請求項１】
担体が存在し、仕切板および散気手段が設けられ、汚水を生物学的好気処理する曝気槽
を有する汚水処理装置において、
前記曝気槽の水深が５〜１５ｍであり、且つ、前記仕切板によって分割される前記散気手段側の平断面積が前記曝気槽の平断面積の１／２より大きいことを特徴とする汚水処理装置。
【請求項２】
前記散気手段は、前記曝気槽の水深の２〜８ｍの位置に配設してあることを特徴とする請求項１に記載の汚水処理装置。
【請求項３】
ドラフトチューブ、駆動手段、撹拌軸および多段の撹拌羽根が設けられ、
水深が５〜１５ｍであり、且つ、前記ドラフトチューブの上端と水面との距離が水深の１／５以下である無酸素槽を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の汚水処理装置。
【請求項４】
ドラフトチューブ、駆動手段、撹拌軸および多段の撹拌羽根が設けられ、水深が５〜１５ｍであり、且つ、前記ドラフトチューブの上端と水面との距離が水深の１／５以下である嫌気槽を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の汚水処理装置。
【請求項１】
担体が存在し、仕切板および散気手段が設けられ、汚水を生物学的好気処理する曝気槽
を有する汚水処理装置において、
前記曝気槽の水深が５〜１５ｍであり、且つ、前記仕切板によって分割される前記散気手段側の平断面積が前記曝気槽の平断面積の１／２より大きいことを特徴とする汚水処理装置。
【請求項２】
前記散気手段は、前記曝気槽の水深の２〜８ｍの位置に配設してあることを特徴とする請求項１に記載の汚水処理装置。
【請求項３】
ドラフトチューブ、駆動手段、撹拌軸および多段の撹拌羽根が設けられ、
水深が５〜１５ｍであり、且つ、前記ドラフトチューブの上端と水面との距離が水深の１／５以下である無酸素槽を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の汚水処理装置。
【請求項４】
ドラフトチューブ、駆動手段、撹拌軸および多段の撹拌羽根が設けられ、水深が５〜１５ｍであり、且つ、前記ドラフトチューブの上端と水面との距離が水深の１／５以下である嫌気槽を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の汚水処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−２３０３６（Ｐ２０１０−２３０３６Ａ）
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４９９２４（Ｐ２００９−２４９９２４）
【出願日】平成２１年１０月３０日（２００９．１０．３０）
【分割の表示】特願２００５−１１００８４（Ｐ２００５−１１００８４）の分割
【原出願日】平成１７年４月６日（２００５．４．６）
【出願人】（０００１４７４０８）株式会社西原環境テクノロジー (44)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月３０日（２００９．１０．３０）
【分割の表示】特願２００５−１１００８４（Ｐ２００５−１１００８４）の分割
【原出願日】平成１７年４月６日（２００５．４．６）
【出願人】（０００１４７４０８）株式会社西原環境テクノロジー (44)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]