JP2016187760A - 処理装置および有機性排水の処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のディスクを積み重ねた積層体を有する固液分離装置を用いて、ダイナミック濾過を支障なく行うことが可能な処理装置を提供する。
【解決手段】処理槽３と、処理槽３内の被処理液２に浸漬して配置される固液分離装置４とを有する処理装置１であって、固液分離装置４は、環状のディスク６を複数枚積み重ねた積層体７と、積層体７の内部中心部に設けられた集液部８と、被処理液２が積層体７の外周面からディスク６間を通過することにより固液分離されて集液部８に流入した濾液９を積層体７の外部へ取り出す濾液取出手段１０とを有し、固液分離運転中に積層体７の外周面に付着した固形分の堆積層１２の厚みＴを調整する厚み調整手段１４が備えられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、活性汚泥処理等に使用される処理装置および有機性排水の処理方法に関する。

従来、活性汚泥処理等において固液分離を行う場合、その方法の一つとしてダイナミック濾過法がある。このダイナミック濾過法は、被処理液中の濁質分を凝集してフロック化させ、このフロック化した濁質分を濾過膜の表面に堆積させて堆積層（所謂、ダイナミック濾過層）を形成し、この堆積層を濾過体として利用して水と濁質分とを分離するものである。このようなダイナミック濾過法は主に平膜型の固液分離装置に用いられている。

また、平膜型以外の固液分離装置としては、ディスクフィルターが挙げられる。例えば図９に示すように、ディスクフィルター１０１は濾過タンク１０２内に濾過フィルタ１０３を備えたものであり、濾過フィルタ１０３は複数の環状のディスク１０４を積層した積層体からなる。濾過フィルタ１０３の内部中心部には中心管路１０５が形成されている。

これによると、流入口１０６から濾過タンク１０２内に供給された被処理液１０７は、濾過フィルタ１０３の外周面からディスク１０４間を通過することにより固液分離され、濾液１０８として中心管路１０５に流入し、中心管路１０５から流通管１０９を流れて外部の貯留タンクに回収される。

尚、上記のようなディスクフィルター１０１は例えば下記特許文献１に記載されている。

特許第４２９１５６５号

上記のようなディスクフィルター１０１を用いてダイナミック濾過を行う場合、濾過フィルタ１０３の外周面に付着した固形分の堆積層１１１を濾過体として利用するのであるが、次第に堆積層１１１の厚みが増大するとともに堆積層１１１が目詰りを起し、濾過抵抗が大きくなって濾過に支障が出るといった問題がある。

本発明は、複数のディスクを積み重ねた積層体を有する固液分離装置を用いて、ダイナミック濾過を支障なく行うことが可能な処理装置および有機性排水の処理方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第１発明は、被処理液を貯留する処理槽と、処理槽内の被処理液に浸漬して配置される固液分離装置とを有する処理装置であって、
固液分離装置は、少なくとも一方の面に複数の溝又は凹凸が形成された環状のディスクを複数枚積み重ねた積層体と、積層体の内部中心部に設けられた集液部と、被処理液が積層体の外周面からディスク間を通過することにより固液分離されて集液部に流入した濾液を積層体の外部へ取り出す濾液取出手段とを有し、
固液分離運転中に積層体の外周面に付着した被処理液中の固形分の堆積層の厚みを調整する厚み調整手段が備えられているものである。

これによると、被処理液は、積層体の外周面からディスク間を通過することにより固液分離され、濾液として集液部に流入した後、集液部から積層体の外部に取り出される。このような固液分離運転中において、被処理液中の固形分が積層体の外周面に付着して堆積し、積層体の外周面に堆積層（所謂、ダイナミック濾過層）が形成される。この堆積層を被処理液が通過することにより、堆積層を濾過体として利用するダイナミック濾過が行われる。この際、堆積層の厚みを厚み調整手段で調整することにより、堆積層の厚みをダイナミック濾過に適した厚みに保つことができ、ダイナミック濾過を支障なく行うことができる。

本第２発明における固液分離装置は、厚み調整手段は、処理槽内に設置された散気装置である。
これによると、散気装置で散気を行うことにより、散気装置から放出された多数の気泡が被処理液中を上昇し、被処理液中に気液混相の上向流が発生し、さらに、この上向流が液面付近で反転して下向流が発生する。上記上向流又は下向流が積層体の外周面に形成された堆積層に当接することにより、堆積層の一部が剥離して堆積層の厚みが減少する。この際、散気量を調節することにより、堆積層の厚みを調整することができる。

本第３発明における固液分離装置は、厚み調整手段は積層体をディスクの積層方向における軸周りに回転させる回転駆動装置である。
これによると、回転駆動装置で積層体を回転させることにより、積層体の外周面に形成された堆積層も積層体と共に回転しようとする。これに対して堆積層の周辺の被処理液は積層体の回転に追従しないため、堆積層と堆積層の周辺の被処理液との間に相対的な速度差が生じ、見かけ上、堆積層の表面に被処理液の流れが形成された様になり、堆積層の一部が剥離して堆積層の厚みが減少する。この際、積層体の回転速度を調節することにより、堆積層の厚みを調整することができる。

本第４発明における固液分離装置は、回転駆動装置は集液部に流入した濾液の流れを駆動源とするものである。
これによると、駆動源に電力を使用しないため、節電が可能である。

本第５発明は、有機性排水を活性汚泥中で生物処理する方法であって、
少なくとも一方の面に複数の溝又は凹凸が形成された環状のディスクを複数枚積み重ねた積層体を、有機性排水と活性汚泥の混合液中に浸漬し、
積層体の外周面に付着した汚泥の堆積層の厚みを調整しながら、
混合液が積層体の外周面からディスク間を通過することにより固液分離されて積層体の内部に流入した濾液を積層体の外部へ取り出すものである。

これによると、混合液は、積層体の外周面に付着した堆積層を通過し、積層体の外周面からディスク間を通過することにより固液分離され、濾液として積層体の内部に流入した後、積層体の外部へ取り出される。

これにより、堆積層を濾過体として利用するダイナミック濾過が行われ、この際、堆積層の厚みを調整することにより、堆積層の厚みが過剰に増大するのを防止することができ、ダイナミック濾過を支障なく行うことができる。

本第６発明における有機性排水の処理方法は、散気を行うことで生起される水流により、積層体の外周面に付着した汚泥の堆積層の厚みを調整するものである。
本第７発明における有機性排水の処理方法は、積層体をディスクの積層方向における軸周りに回転させることにより、積層体の外周面に付着した汚泥の堆積層の厚みを調整するものである。

本第８発明における有機性排水の処理方法は、積層体の回転は固液分離運転時に得られる濾液の流れを駆動源とするものである。

以上のように本発明によると、固液分離運転中において、積層体の外周面に形成された堆積層を濾過体として利用するダイナミック濾過が行われ、この際、堆積層の厚みを調整することにより、堆積層の厚みが過剰に増大するのを防止し、堆積層の厚みをダイナミック濾過に適した厚みに保つことができ、ダイナミック濾過を支障なく行うことができる。

本発明の第１の実施の形態における処理装置の斜視図である。 同、処理装置の固液分離装置の断面図である。 図２におけるＸ−Ｘ矢視図である。 同、処理装置の固液分離装置の積層体の外周部分の拡大断面図である。 本発明の第２の実施の形態における処理装置の固液分離装置の断面図である。 同、処理装置の斜視図である。 本発明の第３の実施の形態における処理装置の斜視図である。 同、処理装置の固液分離装置の断面図である。 従来の固液分離装置の図である。

以下、本発明における実施の形態を、図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態では、図１〜図３に示すように、１は有機性排水を活性汚泥中で生物処理する処理装置である。この処理装置１は、有機性排水と活性汚泥の混合液２（被処理液の一例）を貯留する処理槽３と、処理槽３内の混合液２に浸漬して配置される固液分離装置４とを備えている。

固液分離装置４は、環状のディスク６を複数枚積み重ねた積層体７と、積層体７を拘束する拘束手段１３と、積層体７の内部中心部に設けられた集液部８と、濾液９を集液部８から積層体７の外部上方へ取り出す濾液取出手段１０と、積層体７を上下方向（ディスク６の積層方向の一例）における軸１７の周りに回転自在に保持する保持手段１１と、積層体７を回転させる回転駆動装置１４とを有している。

ディスク６は、中心部に貫通孔を有するドーナッツ型の薄い部材であり、少なくとも表裏いずれか一方の面に多数の微小な溝１６（又は凹凸）が形成されている。これらの溝１６（又は凹凸）はディスク６の外周側から内周側に向かう流体の流路を構成する。

拘束手段１３は上部拘束部材１９と下部拘束部材２０とを有している。上部拘束部材１９は、円盤状の上部拘束板２１と、上部拘束板２１の中心部から下向きに突出した第１接続管部２２と、上部拘束板２１の中心部から上向きに突出した第２接続管部２３とを有している。尚、第１接続管部２２には雄ねじが形成され、第２接続管部２３には雌ねじが形成されている。

下部拘束部材２０は、円盤状の下部拘束板２５と、下部拘束板２５の中心部に立設された集液管部２６とを有している。集液管部２６には、内外周に貫通する複数の貫通孔２７が形成され、集液管部２６の上端部には雌ねじが形成され、集液部８は集液管部２６内に形成されている。集液管部２６は各ディスク６の中心部の貫通孔に下方から挿入され、第１接続管部２２の雄ねじと集液管部２６の雌ねじとが締結することにより、上部拘束部材１９と下部拘束部材２０とが結合し、各ディスク６が上部拘束板２１と下部拘束板２５との間に挟まれて拘束されている。

濾液取出手段１０は、濾液取出管３０と、濾液取出管３０の上端部に設けられたフランジ部３１と、濾液取出管３０の下端部に設けられた雄ねじとを有している。濾液取出管３０の雄ねじと第２接続管部２３の雌ねじとが締結することにより、濾液取出手段１０と上部拘束部材１９とが結合している。

尚、濾液取出管３０には、濾液取出管３０の雄ねじと第２接続管部２３の雌ねじとの締結部分が緩むのを防止するための緩み止め３２が設けられている。
保持手段１１は、上下一対のベアリング３７，３８およびシール用軸受３９を内蔵したハウジング３４と、ハウジング３４から両外側方へ張り出した取付板３５とを有している。濾液取出管３０のフランジ部３１が、ハウジング３４内に収容され、両ベアリング３７，３８によって回転自在に支持されている。

ハウジング３４の上部には、濾液９を排出する濾液排出管路４１が接続され、濾液排出管路４１には吸引ポンプ４２が設けられている。濾液排出管路４１と集液部８とは第１および第２接続管部２２，２３と濾液取出管３０とハウジング３４とを介して連通している。

回転駆動装置１４は、固液分離運転中に積層体７の外周面に付着した混合液２中の固形分の堆積層１２の厚みＴを調整する厚み調整手段の一例であり、取付板３５に設けられた電動機４５と、電動機４５によって回転駆動する駆動歯車４６と、濾液取出管３０に設けられ且つ駆動歯車４６に歯合した従動歯車４７とを有している。

処理槽３の上端には、二本（又は複数本）の据付部材４９が設けられ、両取付板３５が上方から両据付部材４９に支持されてボルト，ナット５０等の連結具で据付部材４９に固定されている。これにより、固液分離装置４が処理槽３の上部に取り付けられ、積層体７は、濾液取出手段１０を介して保持手段１１に吊り下げられた状態で、混合液２に浸漬されている。

以下、上記構成による作用を説明する。
吸引ポンプ４２を駆動することにより、積層体７内の集液部８に吸引圧（負圧）が作用し、処理槽３内の混合液２は、積層体７の外周面からディスク６の溝１６（又は凹凸）を流れてディスク６間を通過し、固液分離されて、濾液９として集液部８に流入する。このようにして集液部８に集められた濾液９は、濾液取出管３０内を流れ、ハウジング３４内を経て、濾液排出管路４１に排出される。

このような固液分離運転中において、図４に示すように、混合液２中のフロック５１等（固形分）が積層体７の外周面に付着して堆積し、積層体７の外周面に堆積層１２（所謂、ダイナミック濾過層）が形成される。この堆積層１２を混合液２が外側から内側に通過して積層体７の外周面に至ることにより、堆積層１２を濾過体として利用するダイナミック濾過が行われる。

上記のようなダイナミック濾過において、回転駆動装置１４の電動機４５を駆動することにより、回転力が駆動歯車４６および従動歯車４７を介して濾液取出管３０に伝達され、濾液取出管３０と共に積層体７が軸１７を中心に一方向へ回転し、これにより、積層体７の外周面に形成された堆積層１２も積層体７と共に回転しようとする。これに対して堆積層１２の周辺の混合液２は積層体７の回転に追従しないため、堆積層１２と堆積層１２の周辺の混合液２との間に相対的な速度差が生じ、見かけ上、堆積層１２の表面に混合液２の流れが形成された様になり、堆積層１２の外周部（一部）が剥離して堆積層１２の厚みＴが減少する。この際、積層体７を所定の回転速度で回転した場合、堆積層１２の厚みＴはほぼ所定の厚みに保たれる。また、電動機４５の回転数を変えて、積層体７の回転速度を所定速度よりも速くすると、堆積層１２の厚みＴが所定の厚みよりも薄くなり、積層体７の回転速度を所定速度よりも遅くすると、堆積層１２の厚みＴが所定の厚みよりも厚くなる。

このように、積層体７の回転速度を調節することにより、堆積層１２の厚みＴを調整することができ、これにより、堆積層１２の厚みＴをダイナミック濾過に適した厚みに保つことができ、ダイナミック濾過を支障なく行うことができる。

（第２の実施の形態）
先述した第１の実施の形態では、厚み調整手段の一例として、図２に示すように、電動機４５を備えた回転駆動装置１４を示したが、第２の実施の形態では、電動機４５を用いず、図５，図６に示すように、回転駆動装置５５は集液部８に流入した濾液９の流れを駆動源としている。

すなわち、回転駆動装置５５は螺旋状のスクリュー５６からなり、このスクリュー５６は集液管部２６の内部に集液管部２６と一体的に取り付けられている。
以下、上記構成による作用を説明する。

吸引ポンプ４２を駆動することにより、積層体７内の集液部８に吸引圧（負圧）が作用し、処理槽３内の混合液２は、積層体７の外周面からディスク６の溝１６（又は凹凸）を流れてディスク６間を通過し、固液分離されて、濾液９として集液部８に流入する。このようにして集液部８に集められた濾液９は、集液部８から濾液取出管３０内を流れ、ハウジング３４内を経て、濾液排出管路４１に排出される。

上記のように濾液９が集液部８を下から上へ流れる際にスクリュー５６を通過するため、スクリュー５６に回転力が発生し、スクリュー５６と共に積層体７が軸１７を中心に一方向へ回転する。

この際、積層体７を所定の回転速度で回転した場合、堆積層１２の厚みＴはほぼ所定の厚みに保たれる。また、吸引ポンプ４２の回転数を所定の回転数より上げると、集液部８を流れる濾液９の流量が増えて、積層体７の回転速度が所定速度よりも速くなり、堆積層１２の厚みＴが所定の厚みよりも薄くなる。また、吸引ポンプ４２の回転数を所定の回転数より下げると、集液部８を流れる濾液９の流量が減って、積層体７の回転速度が所定速度よりも遅くなり、堆積層１２の厚みＴが所定の厚みよりも厚くなる。

このように、積層体７の回転速度を調節することにより、堆積層１２の厚みＴを調整することができ、これにより、堆積層１２の厚みＴをダイナミック濾過に適した厚みに保つことができ、ダイナミック濾過を支障なく行うことができる。

また、第１の実施の形態で示したような電動機４５を用いずに、積層体７を回転させることができるため、節電が可能である。
（第３の実施の形態）
先述した第１および第２の実施の形態では、厚み調整手段の一例として、図２，図５に示すように回転駆動装置１４，５５を用いたものを示したが、第３の実施の形態では、図７，図８に示すように、厚み調整手段の別の例として、散気装置６１を用いている。

散気装置６１は処理槽３内において積層体７の下方に設置されている。散気装置６１には給気管６２を介してブロワ装置６３が接続されている。
また、固液分離装置４は、積層体７と、拘束手段１３と、集液部８と、濾液取出手段１０と、取付部材６５とを有している。取付部材６５は濾液取出手段１０の濾液取出管３０の上部に設けられている。また、濾液取出管３０の上端には、継手６６を介して、濾液排出管路４１が接続されている。

取付部材６５は上方から両据付部材４９に支持されてボルト，ナット５０等の連結具で据付部材４９に固定されている。これにより、固液分離装置４が処理槽３の上部に取り付けられ、積層体７は、濾液取出手段１０を介して取付部材６５に吊り下げられた状態で、混合液２に浸漬されている。

以下、上記構成による作用を説明する。
吸引ポンプ４２を駆動することにより、積層体７内の集液部８に吸引圧（負圧）が作用し、処理槽３内の混合液２は、積層体７の外周面からディスク６の溝１６（又は凹凸）を流れてディスク６間を通過し、固液分離されて、濾液９として集液部８に流入する。このようにして集液部８に集められた濾液９は、集液部８から濾液取出管３０内を流れ、濾液排出管路４１に排出される。

この際、ブロワ装置６３を駆動し、散気装置６１に給気することにより、散気装置６１から散気が行われる。散気装置６１から放出された多数の気泡６７が処理槽３内の混合液２中を上昇し、混合液２中に気液混相の上向流６８が生起される。この上向流６８が積層体７の外周面に形成された堆積層１２に下方から当接することにより、堆積層１２の外周部（一部）が剥離して堆積層１２の厚みが減少する。この際、所定の散気量（散気装置６１から放出される空気の量）で散気を行った場合、堆積層１２の厚みＴはほぼ所定の厚みに保たれる。また、ブロワ装置６３により散気量を所定量よりも増やすと、堆積層１２の厚みＴが所定の厚みよりも薄くなり、散気量を所定量よりも減らすと、堆積層１２の厚みＴが所定の厚みよりも厚くなる。

このように、ブロワ装置６３で散気量を調節することにより、堆積層１２の厚みＴを調整することができ、これにより、堆積層１２の厚みＴをダイナミック濾過に適した厚みに保つことができ、ダイナミック濾過を支障なく行うことができる。

上記第３の実施の形態では、積層体７の下方に配置された散気装置６１からの散気により発生する上向流６８を利用して堆積層１２の厚みＴを調整しているが、散気装置６１を積層体７の側方に配置し、散気装置６１からの散気により発生する上向流６８が混合液２の液面付近で反転して生起される下向流を利用して堆積層１２の厚みＴを調整してもよい。この場合、上記下向流が積層体７の外周面の堆積層１２に上方から当接することにより、堆積層１２の厚みＴが調整される。

上記各実施の形態では、固液分離運転中に各厚み調整手段（回転駆動装置１４，５５、散気装置６１）を常時稼働させているが、各厚み調整手段を間欠的に稼働させたり、積層体７の目詰り等を検知した時に稼働させるようにしてもよい。

上記各実施の形態では、一台の処理槽３に三台の固液分離装置４を備えたが、固液分離装置４を単数台又は三台以外の複数台備えてもよい。

１ 処理装置
２ 混合液（被処理液）
３ 処理槽
４ 固液分離装置
６ ディスク
７ 積層体
８ 集液部
９ 濾液
１０ 濾液取出手段
１２ 堆積層
１４，５５ 回転駆動装置（厚み調整手段）
１６ 溝
１７ 軸
６１ 散気装置（厚み調整手段）
６８ 上向流
Ｔ 堆積層の厚み

Claims (8)

1. 被処理液を貯留する処理槽と、処理槽内の被処理液に浸漬して配置される固液分離装置とを有する処理装置であって、
   固液分離装置は、少なくとも一方の面に複数の溝又は凹凸が形成された環状のディスクを複数枚積み重ねた積層体と、積層体の内部中心部に設けられた集液部と、被処理液が積層体の外周面からディスク間を通過することにより固液分離されて集液部に流入した濾液を積層体の外部へ取り出す濾液取出手段とを有し、
   固液分離運転中に積層体の外周面に付着した被処理液中の固形分の堆積層の厚みを調整する厚み調整手段が備えられていることを特徴とする処理装置。
2. 厚み調整手段は、処理槽内に設置された散気装置であることを特徴とする請求項１記載の処理装置。
3. 厚み調整手段は積層体をディスクの積層方向における軸周りに回転させる回転駆動装置であることを特徴とする請求項１記載の処理装置。
4. 回転駆動装置は集液部に流入した濾液の流れを駆動源とすることを特徴とする請求項３記載の処理装置。
5. 有機性排水を活性汚泥中で生物処理する方法であって、
   少なくとも一方の面に複数の溝又は凹凸が形成された環状のディスクを複数枚積み重ねた積層体を、有機性排水と活性汚泥の混合液中に浸漬し、
   積層体の外周面に付着した汚泥の堆積層の厚みを調整しながら、
   混合液が積層体の外周面からディスク間を通過することにより固液分離されて積層体の内部に流入した濾液を積層体の外部へ取り出すことを特徴とする有機性排水の処理方法。
6. 散気を行うことで生起される水流により、積層体の外周面に付着した汚泥の堆積層の厚みを調整することを特徴とする請求項５記載の有機性排水の処理方法。
7. 積層体をディスクの積層方向における軸周りに回転させることにより、積層体の外周面に付着した汚泥の堆積層の厚みを調整することを特徴とする請求項５記載の有機性排水の処理方法。
8. 積層体の回転は固液分離運転時に得られる濾液の流れを駆動源とすることを特徴とする請求項７記載の有機性排水の処理方法。

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