JP2003080285A - 水処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 浄化処理効率を十分に高めることができる水
処理装置を提供する。 【解決手段】 水処理装置１は、微生物を保持した担体
３を含んだ排水２を貯留する反応槽５を備える。反応槽
５内には上面開口部11および下面開口部12を有する上下
面開口状の筒状体13を配置する。筒状体13内には下降流
Ａを発生させる下降流発生手段21の回転羽根24を配置す
る。筒状体13の下方位置には、下降流Ａによって筒状体
13内から流出する排水２から担体３を分離除去するとと
もに、下降流Ａを傾斜流Ｂに変換する担体分離手段であ
るスクリーン31を配置する。このスクリーン31を通過し
た排水は、排水流出手段41内を通って反応槽５外に流出
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微生物を保持した
担体を用いて排水を浄化処理する水処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の担体法の水処理装置とし
ては、例えば特開２００１−２９９７５号公報、特開２
００１−３８３７７号公報等に記載された構造のもの知
られている。

【０００３】この従来の水処理装置は、反応槽内に軸方
向が上下方向に一致するように配置された上下面開口状
で円筒状の筒状体とこの筒状体内に下降流を発生させる
下降流発生手段とを備え、この筒状体内には円筒状の担
体分離部を設け、この担体分離部にて担体の分離除去さ
れた排水を流出管にて反応槽外に流出させる構成となっ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の水処理装置は、例えば筒状体内の下降流を一部とす
る旋回循環流が反応槽内に生じにくく、浄化処理効率を
十分なまでに高めることができないおそれがあるという
問題を有している。

【０００５】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、筒状体内の下降流を一部とする旋回循環流を反応
槽内に適切に発生させることができ、浄化処理効率を十
分に高めることができる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】請求項１記載の水処理装
置は、微生物を保持した担体を用いて排水を浄化処理す
る水処理装置であって、微生物を保持した担体を含んだ
排水を貯留する反応槽と、この反応槽内に軸方向が上下
方向に一致するように配置され、上面開口部および下面
開口部を有する上下面開口状の筒状体と、この筒状体内
に下降流を発生させる下降流発生手段と、前記筒状体の
下方位置に配置され、前記下降流発生手段による下降流
によって前記筒状体内から前記下面開口部を通って流出
する排水から担体を分離除去するとともに、前記下降流
発生手段による下降流を上下方向に対して傾斜した方向
の傾斜流に変換する担体分離手段とを備えたものであ
る。

【０００７】そして、下降流発生手段による下降流によ
って筒状体内から下面開口部を通って流出する排水から
担体を分離除去するとともに下降流発生手段による下降
流を上下方向に対して傾斜した方向の傾斜流に変換する
担体分離手段を筒状体の下方位置に配置したため、筒状
体内の下降流を一部とする旋回循環流が反応槽内に適切
に発生する。

【０００８】請求項２記載の水処理装置は、請求項１記
載の水処理装置において、担体分離手段は、筒状体と同
軸上に位置し、上端から下端に向って徐々に拡径した円
錐状の本体部と、この本体部に開口形成され、担体の通
過を禁止することで排水から担体を分離除去し、この担
体が分離除去された排水を通過させる排水通過部とを有
するものである。

【０００９】そして、円錐状の本体部およびこの本体部
に開口形成した排水通過部を有する担体分離手段によ
り、簡単な構成であるにも拘わらず、筒状体内の下降流
を一部とする旋回循環流が反応槽内に適切に発生する。

【００１０】請求項３記載の水処理装置は、請求項１記
載の水処理装置において、担体分離手段は、筒状体と同
軸上に位置し、上端から下端に向って徐々に拡がった角
錐状の本体部と、この本体部に開口形成され、担体の通
過を禁止することで排水から担体を分離除去し、この担
体が分離除去された排水を通過させる排水通過部とを有
するものである。

【００１１】そして、角錐状の本体部およびこの本体部
に開口形成した排水通過部を有する担体分離手段によ
り、簡単な構成であるにも拘わらず、筒状体内の下降流
を一部とする旋回循環流が反応槽内に適切に発生する。

【００１２】請求項４記載の水処理装置は、請求項２ま
たは３記載の水処理装置において、排水通過部は、傾斜
流の方向に長手方向を有する複数の長孔にて構成されて
いるものである。

【００１３】そして、排水通過部を傾斜流の方向に長手
方向を有する複数の長孔にて構成したので、例えば排水
中に混入した繊維状物等の絡みを防止可能である。

【００１４】請求項５記載の水処理装置は、請求項１な
いし４のいずれかに記載の水処理装置において、下降流
発生手段は、筒状体内で駆動回転してこの筒状体内に下
降流を発生させる複数の回転羽根を有するものである。

【００１５】そして、複数の回転羽根を筒状体内で駆動
回転させることにより、筒状体内に下降流を確実に発生
させることが可能である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の水処理装置の一実
施の形態の構成を図面を参照して説明する。

【００１７】図１において、１は水処理装置で、この水
処理装置１は、生活排水、産業排水、埋立浸出水等の排
水２を、微生物を保持した担体（微生物固定化担体）３
を用いて生物学的に浄化処理する担体法の水処理装置で
ある。なお、担体３は、例えば排水２に対して不溶性で
排水２に浮遊可能な多孔質粒状体等にて構成され、その
表面および微細孔に微生物が固定化されているものであ
る。

【００１８】そして、水処理装置１は、図１に示すよう
に、微生物を保持した複数の担体３を含んだ排水２を貯
留する貯留槽である反応槽５を備え、この反応槽５内に
排水流入手段である流入管６から浄化処理すべき排水２
が流入されるとともに所定の方法にて複数の担体３が投
入される構成となっている。

【００１９】この反応槽５は、例えば上面開口状の箱形
状、すなわち、水平状の底板部８およびこの底板部８の
周縁から立ち上った垂直状の側板部９を有する有底の筒
形状（例えば、円筒状、或いは、３角、４角等の多角筒
状）に形成されている。また、反応槽５は、例えば脱窒
槽等の嫌気性反応槽であり、固定化微生物はそれに応じ
た脱窒菌等の嫌気性微生物である。

【００２０】そして、反応槽５内には、上面開口部11お
よび下面開口部12を有する上下面開口状の筒形状（例え
ば、円筒状、或いは、３角、４角等の多角筒状）に形成
された整流体である筒状体13が、この筒状体13の軸方向
が上下方向に一致した状態で反応槽５内の略中央位置に
配置されている。

【００２１】この上下に開口した筒状体13は、この筒状
体13全体が反応槽５内に貯留された排水２に浸漬される
ように、反応槽５の容量に対応した所定の寸法となって
いる。すなわち、筒状体13の入口部である上面開口部11
が反応槽５内に貯留された排水２の水面より下方に位置
し、筒状体13の出口部である下面開口部12が反応槽５の
底面（底板部８の上面）より上方に位置し、筒状体13全
体が排水２に浸漬されている。

【００２２】また、水処理装置１は、筒状体13内に下降
流Ａを発生させる下降流発生手段21を備えている。

【００２３】この下降流発生手段21は、駆動源である駆
動モータ22を有し、この駆動モータ22には上下方向の回
転軸23の上端部が取り付けられ、この回転軸23の筒状体
13内に位置する下端部には複数のインペラ等の撹拌翼で
ある回転羽根24が放射状に取り付けられている。これら
複数の回転羽根24は、駆動モータ22からの動力で回転軸
23と一体となって筒状体13内で駆動回転し、この筒状体
13内に排水２の下降流Ａを発生させる構成となってい
る。なお、筒状体13および下降流発生手段21にてドラフ
トチューブ式の撹拌手段30が構成されている。

【００２４】さらに、水処理装置１は、下降流発生手段
21による下降流Ａによって筒状体13内から下面開口部12
を通って流出する排水２から担体３を捕捉して分離除去
するとともに、下降流発生手段21による下降流Ａを上下
方向に対して所定角度（３０°〜６０°、好ましくは４
５°）αをもって傾斜した方向の直線状の傾斜流（下降
傾斜流）Ｂに変換する担体分離手段であるスクリーン31
を備え、このスクリーン31は、筒状体13の下方位置でか
つ反応槽５内の下部位置に配置され、反応槽５の底板部
８上に載置された状態となっている。すなわち、スクリ
ーン31は、反応槽５内から担体３を含まない排水２を取
り出すためのもので、筒状体13の下方近傍位置つまり反
応槽５底部における筒状体13内から吐出つまり噴出する
液流である下降流Ａに曝される位置に配置されている。

【００２５】このスクリーン31は、図２に示されるよう
に、上端から下端に向って徐々に拡径した円錐状の本体
部32を有し、本体部32は筒状体13と同軸上に位置し、本
体部32の中心軸線と筒状体13の中心軸線と回転軸23の回
転中心軸線とが一致している。

【００２６】また、本体部32の頂点である上端側すなわ
ち本体部32の上部には、担体３の通過を禁止することで
排水２から担体３を分離除去し、この担体３が分離除去
された排水２を処理水として通過させる開口部である排
水通過部33が開口形成されている。すなわち、本体部32
の筒状体13との対向部分のみに、筒状体13側である上方
に向って開口する排水通過部33が開口形成されている。

【００２７】この排水通過部33は、例えば傾斜流Ｂの方
向に長手方向を有する放射状の複数の長孔34にて構成さ
れている。これら複数の長孔34は、担体３より小さい幅
寸法のスリット状に形成され、互いに等間隔をおいて本
体部32の周方向に並んだ状態でこの本体部32の略全周に
わたって位置している。なお、本体部32の長孔34以外の
部分の外周面（周側面）全体が、下降流Ａを傾斜流Ｂに
変換する傾斜状の作用面である案内面35となっている。

【００２８】また、水処理装置１は、スクリーン31によ
って担体３が分離除去された排水２である処理水を反応
槽５外に流出させる排水流出手段である流出管41を備
え、この流出管41は、反応槽５内の下部位置で底板部８
に沿って水平状に配置されている。

【００２９】この流出管41の一端部である上流端部がス
クリーン31の本体部32に連結され、流出管41の内部流路
42が本体部32の内部空間43に連通している。また、流出
管41の他端部である下流端部は、次処理工程の図示しな
い槽（反応槽、沈殿槽等）内で開口している。なお、図
示しないが、反応槽５内で発生して排水２とともに排水
通過部33を通過した窒素ガス等による気泡を処理水から
分離除去可能なチャンバー等の気泡除去手段を流出管41
の途中に設けてもよい。

【００３０】次に、上記一実施の形態の水処理装置１の
作用を説明する。

【００３１】水処理装置１の運転時には、下降流発生手
段21の駆動モータ22からの動力で回転羽根24が回転軸23
と一体となって筒状体13内で所定方向に駆動回転し、筒
状体13内に下降流Ａが発生する。

【００３２】筒状体13内に下降流Ａが発生すると、微生
物を保持した担体３を含んだ排水２は、下降流Ａによっ
て筒状体13内すなわち筒状体13の内部流路を下方流動
し、この内部流路から下面開口部12を通って流出（噴
出）し、下方のスクリーン31に向って下方流動する。な
お、筒状体13内から流出する際における下降流Ａを形成
する排水２の流速が、例えば１ｍ／ｓ〜３ｍ／ｓの範囲
の値になるように設定されている。

【００３３】そして、排水２中に浮遊している担体３は
スクリーン31によって捕捉されて分離除去され、この担
体３の分離除去された排水２は、処理水として排水通過
部33を通過して本体部32の内部空間43に入り込み、その
後、流出管41の内部流路42を通って次処理工程の図示し
ない槽内に流れ込む。

【００３４】排水２から分離された担体３は、スクリー
ン31の排水通過部33の周囲に一旦付着するが、すぐに傾
斜流Ｂ（本体部32の案内面35であるスクリーン面に沿っ
た掃流）により洗い流され、本体部32の案内面35に沿っ
て移動する。このため、排水２中から分離された担体３
でスリット状の各長孔34が閉塞されて詰まるようなこと
がなく、排水通過部33で担体３の分離が連続して適切に
行われる。

【００３５】一方、スクリーン31の本体部32の内部空間
43に入り込まなかった処理中の排水２は、本体部32の案
内面35の案内作用により下降流Ａが変換されて発生した
傾斜流Ｂによって傾斜状の本体部32に沿って流動してか
ら、水平状の底板部８の案内作用により傾斜流Ｂが変換
されて発生した水平流Ｃによって底板部８に沿って水平
流動する。

【００３６】その後、この排水２は、垂直状の側板部９
の案内作用により水平流Ｃが変換されて筒状体13の周囲
に発生した上昇流Ｄによって側板部９および筒状体13に
沿って上方流動してから、水面近くで発生した水平流Ｅ
によって筒状体13内に上面開口部11を通って流入する。

【００３７】このように、反応槽５内全体には、筒状体
13内の下降流Ａを一部とする旋回循環流、すなわち、下
降流Ａ、傾斜流Ｂ、水平流Ｃ、上昇流Ｄおよび水平流Ｅ
からなる旋回循環流が発生し、この反応槽５内全体の旋
回循環流により排水２と担体３とが反応槽５内全体で撹
拌されながら循環流動する。このため、排水２の汚濁物
質と担体３の微生物（例えば脱窒菌等の嫌気性微生物）
とが効率よく接触し、この微生物の生物反応により主と
して硝酸性窒素が無害の気体である窒素ガスに変換さ
れ、排水２の浄化処理が効率的に行われる。

【００３８】そして、上記一実施の形態の水処理装置１
によれば、下降流Ａによって筒状体13内から下面開口部
12を通って流出してきた排水２中から担体３を分離除去
するとともに下降流Ａを傾斜流Ｂに変換するスクリーン
31を、筒状体13の下方位置に配置したため、筒状体13内
の下降流Ａを通る旋回循環流を反応槽５内全体に適切に
発生させることができ、よって、反応槽５内全体を確実
に撹拌でき、浄化処理効率を十分に高めることができ
る。

【００３９】また、排水２から分離された担体３を傾斜
流Ｂで洗い流すことができるので、捕捉された担体３で
各長孔34が閉塞されて詰まるようなことがなく、処理水
である排水２をスクリーン31を介して流出管41から反応
槽５外に適切に流出でき、効率的な浄化処理を適切に維
持できる。

【００４０】さらに、スクリーン31の排水通過部33を傾
斜流Ｂの方向に長手方向を有するスリット状の複数の長
孔34にて構成したので、例えば排水２中に混入した毛髪
等の繊維状物が絡みつくようなことを防止でき、排水通
過部33の開口状態を確実に維持できる。

【００４１】なお、上記実施の形態では、スクリーン31
の本体部32は、頂点を上にして上端から下端に向って徐
々に拡径した円錐状に形成した構成について説明した
が、例えば、図３に示すように頂点を上にして上端から
下端に向って徐々に拡がったつまり拡幅した３角錐状の
本体部32aにしたり、図示しないが上端から下端に向っ
て徐々に拡がった４角錐状、５角錐状、６角錐状等の多
角状の本体部にしたり、上端を切り欠いた截頭円錐状、
截頭角錐状等の本体部としても、円錐状の本体部32と略
同様の作用効果を奏することができる。

【００４２】また、上記いずれの実施の形態において
も、反応槽５は脱窒槽等の嫌気性反応槽であると説明し
たが、例えば、反応槽５は硝化槽等の好気性反応槽でも
よく、この場合には固定化微生物として硝化菌等の好気
性微生物を用いる。また、図示しないが、反応槽５を好
気性反応槽とする場合には、酸素を含有する気体（例え
ば空気等）を筒状体13内に供給する曝気手段を設けるこ
とが好ましい。

【００４３】この曝気手段は、例えば、ブロワ等の送風
機の作動で供給管の先端側から気体を筒状体13内の所定
位置、例えば回転羽根24の下方近傍位置に噴出供給する
構成とする。そして、この曝気手段により供給された気
体の気泡は、回転羽根24の回転で下降流Ａとともに筒状
体13内に発生する略水平の旋回流によって裁断され、気
泡単位容積当たりの表面積が増大し、酸素の溶解効率が
高まる。また、曝気手段による気泡と回転羽根24とが直
接接触しないので、回転羽根24近傍に気泡が滞留・蓄積
するようなことがなく、反応槽５内全体にわたり安定し
た旋回循環流が発生する。さらに、反応槽５内の比較的
深い位置で気液接触が行われるので、その水圧により酸
素の溶解効率が高まる。また一方、曝気手段により筒状
体13内に供給された空気等の気泡が流出管41内に流入し
ても排水２の流れが悪くならないように、気泡を除去可
能なチャンバー等の気泡除去手段を流出管41等の排水流
出手段の途中に設けてもよい。

【００４４】さらに、下降流発生手段21は、インペラ等
の回転羽根24を用いることなく、例えば筒状体13内への
気体の吹き込みにより筒状体13内に下降流を生じさせる
ようにしてもよい。

【００４５】また、スクリーン31の排水通過部33は、複
数の長孔34にて構成したものには限定されず、例えば、
図示しない棒状の鋼材を格子状に組んで構成したもので
もよい。

【００４６】さらに、担体３を分離して担体３が反応槽
５外に流出することを防ぐスクリーン31等の担体分離手
段は、排水通過部33を所定形状をなす本体部32，32aの
上部略全周にわたって配置して本体部32，32aの略全周
から排水２を処理水として取り出す構成には限定され
ず、例えば本体部32，32aの周方向一部から部分的に排
水２を取り出す構成としてもよい。

【００４７】また、排水流出手段の途中に設けるチャン
バー等の気泡除去手段で捕集した気体（すなわち例えば
嫌気性反応槽の場合は主として窒素ガス、好気性反応槽
の場合は主として空気）を大気中に放出する構成として
もよく、或いは、図示しない返送管でその気体を筒状体
13内に返送する構成としてもよい。

【００４８】また、気泡除去手段で捕集した気体を大気
に放出せずに図示しない回収手段で回収して気体の有効
利用を図ることも可能である。

【００４９】さらに、担体３を分離除去した浄化処理後
の排水２を反応槽５外に流出させる流出管41は必ずしも
必要ではなく、例えば汲み取り手段等の排水取出手段で
処理後の排水２を取り出すようにしてもよい。

【００５０】また、スクリーン31等の担体分離手段は、
下降流Ａを上下方向に対して傾斜した方向の曲線状の傾
斜流に変換するものでもよい。例えば円錐状の本体部
は、直線状の傾斜面を有する形状すなわち側面からみた
場合に直線の斜辺を有する三角形をなす形状には限定さ
れず、例えば、曲線状の傾斜面（凹状または凸状に湾曲
した傾斜面）を有する形状すなわち側面からみた場合に
曲線の斜辺を有する三角形をなす形状でもよい。同様
に、角錐状の本体部は、平面状の傾斜面を有する形状に
は限定されず、例えば、凹状または凸状に湾曲した曲面
状の傾斜面を有する形状でもよい。

【００５１】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、下降流発
生手段による下降流によって筒状体内から下面開口部を
通って流出する排水から担体を分離除去するとともに下
降流発生手段による下降流を上下方向に対して傾斜した
方向の傾斜流に変換する担体分離手段を筒状体の下方位
置に配置したため、筒状体内の下降流を一部とする旋回
循環流を反応槽内に適切に発生させることができ、浄化
処理効率を十分に高めることができる。

【００５２】請求項２記載の発明によれば、円錐状の本
体部およびこの本体部に開口形成した排水通過部を有す
る担体分離手段により、簡単な構成であるにも拘わら
ず、筒状体内の下降流を一部とする旋回循環流を反応槽
内に適切に発生させることができ、浄化処理効率を十分
に高めることができる。

【００５３】請求項３記載の発明によれば、角錐状の本
体部およびこの本体部に開口形成した排水通過部を有す
る担体分離手段により、簡単な構成であるにも拘わら
ず、筒状体内の下降流を一部とする旋回循環流を反応槽
内に適切に発生させることができ、浄化処理効率を十分
に高めることができる。

【００５４】請求項４記載の発明によれば、排水通過部
を傾斜流の方向に長手方向を有する複数の長孔にて構成
したので、例えば排水中に混入した繊維状物等の絡みを
防止できる。

【００５５】請求項５記載の発明によれば、複数の回転
羽根を筒状体内で駆動回転させることにより、筒状体内
に下降流を確実に発生させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の水処理装置の一実施の形態を示す断面
図である。

【図２】同上水処理装置のスクリーンを示す斜視図であ
る。

【図３】同上スクリーンの他の実施の形態を示す斜視図
である。

【符号の説明】

１ 水処理装置 ２ 排水 ３ 担体 ５ 反応槽 11 上面開口部 12 下面開口部 13 筒状体 21 下降流発生手段 24 回転羽根 31 担体分離手段であるスクリーン 32，32a 本体部 33 排水通過部 34 長孔 Ａ 下降流 Ｂ 傾斜流

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 微生物を保持した担体を用いて排水を浄
   化処理する水処理装置であって、 微生物を保持した担体を含んだ排水を貯留する反応槽
   と、 この反応槽内に軸方向が上下方向に一致するように配置
   され、上面開口部および下面開口部を有する上下面開口
   状の筒状体と、 この筒状体内に下降流を発生させる下降流発生手段と、 前記筒状体の下方位置に配置され、前記下降流発生手段
   による下降流によって前記筒状体内から前記下面開口部
   を通って流出する排水から担体を分離除去するととも
   に、前記下降流発生手段による下降流を上下方向に対し
   て傾斜した方向の傾斜流に変換する担体分離手段とを備
   えたことを特徴とする水処理装置。
2. 【請求項２】 担体分離手段は、 筒状体と同軸上に位置し、上端から下端に向って徐々に
   拡径した円錐状の本体部と、 この本体部に開口形成され、担体の通過を禁止すること
   で排水から担体を分離除去し、この担体が分離除去され
   た排水を通過させる排水通過部とを有することを特徴と
   する請求項１記載の水処理装置。
3. 【請求項３】 担体分離手段は、 筒状体と同軸上に位置し、上端から下端に向って徐々に
   拡がった角錐状の本体部と、 この本体部に開口形成され、担体の通過を禁止すること
   で排水から担体を分離除去し、この担体が分離除去され
   た排水を通過させる排水通過部とを有することを特徴と
   する請求項１記載の水処理装置。
4. 【請求項４】 排水通過部は、傾斜流の方向に長手方向
   を有する複数の長孔にて構成されていることを特徴とす
   る請求項２または３記載の水処理装置。
5. 【請求項５】 下降流発生手段は、筒状体内で駆動回転
   してこの筒状体内に下降流を発生させる複数の回転羽根
   を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか
   に記載の水処理装置。