JP4082556B2 - 膜分離式オキシデーションディッチにおける窒素除去装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、膜分離式オキシデーションディッチにおける窒素除去装置、特に窒素を含む下水等の汚水を、膜分離装置を設置したオキシデーションディッチを用いて、浸漬膜の洗浄を行いつつ生物処理し、活性汚泥中の硝化細菌と脱窒細菌の作用で、生物学的に窒素を除去するようにした膜分離式オキシデーションディッチにおける窒素除去装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、中小規模の下水処理場等に流入する汚水を処理するために、活性汚泥の曝気槽に汚水を流入し、これを曝気、攪拌して生物処理を行う活性汚泥法、中でもオキシデーションディッチ法が多く採用されている。
また、近年開発された浸漬膜を用いた膜分離活性汚泥法は、反応槽内に膜分離装置を浸漬させて、吸引ポンプで処理水を排出するようにしているため、従来の膜分離法のように高圧ポンプを使用せず、ランニングコストが安価であり、オキシデーションディッチ法よりも清澄な処理水が得られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、浸漬膜を配設する場合、膜表面に汚泥が付着するのを防止するため、浸漬膜の下部に配設した散気管から空気を吹き込み、膜面を洗浄する必要があり、さらにこの洗浄用の空気を止めると浸漬膜による吸引濾過を行えないことから、通常はほぼ連続的に散気を行っている。
このため、オキシデーションディッチのような単槽式反応槽に浸漬膜を用いた場合は、洗浄用の空気によって常時曝気が行われることとなり、同一槽内にて嫌気状態を作るのは難しく、好気条件での硝化と嫌気条件での脱窒の組合せによって汚水中の窒素を除去する従来の単一槽を用いての処理方法では窒素の除去が難しいという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記従来の膜分離式における窒素除去方法の有する問題点に鑑み、膜分離式オキシデーションディッチを用い、しかも循環水路内に好気状態と嫌気状態とを生成し、この好気状態と嫌気状態との組合せにより、オキシデーションディッチ内にて硝化と脱窒とを行えるようにした膜分離式オキシデーションディッチにおける窒素除去装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の膜分離式オキシデーションディッチにおける窒素除去装置は、循環水路内を時間的に好気状態と嫌気状態とに切り替えるようにした短い循環水路を持つオキシデーションディッチにおいて、槽の中央部に配設した水流調整壁と、該水流調整壁内に設置した膜分離装置及び膜分離装置の膜洗浄用の散気管と、循環水路の汚水を攪拌曝気を行いつつ水流を発生するように配設した曝気攪拌機とよりなり、水流調整壁には底部の一部に汚泥混合液の取込口を、上部には曝気攪拌機による嫌気運転と好気運転に同期して開閉するようにした汚泥混合液の排出口を設け、嫌気運転時は前記排出口を閉じ、好気運転時は前記排出口を開放するようにしたことを特徴とする。
【０００６】
本発明の膜分離式オキシデーションディッチにおける窒素除去装置は、槽の中央部に膜分離装置を浸漬させ、膜分離装置の底部に配設した散気管からの散気により膜は洗浄され、水流調整壁の底部の一部分に設けた取込口より汚泥混合液を取り込み、上部の一部に排出用の開閉装置付排出口を設け、水流調整壁の外側に設けた曝気攪拌機を、嫌気運転と好気運転を交互に繰り返すようにしているので、嫌気運転時は前記排出口を閉じて、曝気攪拌機を用いて攪拌のみ行うことにより、水流調整壁の内部は好気状態であっても、オキシデーションディッチの水路全体は嫌気状態にすることができ、また、好気運転時には、前記排出口を開放することにより、膜洗浄用に散気され、膜分離装置内を上昇する間に汚泥混合液中に溶解した酸素が、水流調整壁上部に設けた排出用の排出口から汚泥混合液とともにオキシデーションディッチの水路部分へと流出し、曝気攪拌機は、酸素の不足分を補うための曝気運転を行っているため、洗浄用と曝気用の酸素が一緒になり、かつ水路が短いため、水路全体が好気状態になり、膜洗浄用空気により溶解した酸素が、オキシデーションディッチの水路に流入するのを調整しているため、好気・嫌気の条件を時間的に変化させることにより、硝化・脱窒を促進して、汚水中の窒素を除去することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の膜分離式オキシデーションディッチにおける窒素除去装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【０００８】
図１は、水路長の長いオキシデーションディッチを用いて汚水から窒素を除去する参考例を示す。
この参考例においては、オキシデーションディッチ水槽１の中央部に仕切壁となる水流調整壁３を配設し、これによりオキシデーションディッチ水槽１内に端部が接続された長い２本の水路が平行するようにして循環水路１１，１２を形成するとともに、該水流調整壁３内に、ユニット化された浸漬型の膜分離装置２が１台又は図示の参考例のように複数台を連結して設置される。
この膜分離装置２には、オキシデーションディッチ水槽１の外に吸引ポンプ２１が接続され、膜分離装置２にて汚泥混合液を濾過し処理された処理水を排水するようにする。
なお、膜分離装置２には吸引ポンプ２１を用いずに、処理水槽（図示省略）を別途設けて、膜分離装置２と処理水槽との間に形成される水位差により、重力濾過により膜分離装置２内の処理水を吸引排水する方法を用いることもできる。
【０００９】
また、この膜分離装置２の下部位置には、膜洗浄用の散気管５を配設し、この散気管５からは、常に膜洗浄用の空気を吐出させ、膜分離装置２の膜面に付着する汚泥分を除去するようにする。
【００１０】
オキシデーションディッチ水槽１内に形成した端部が接続された長い２本の水路は、その端部で接続されて循環水路１１，１２を形成するが、その一部を好気ゾーンとなるように、残りを嫌気ゾーンとなるようにする。
なお、上記好気ゾーンと嫌気ゾーンは、主として、曝気機４が設けられる位置によって定まり、本参考例においては、曝気機４が設けることにより、酸素の供給と水流が与えるる水路１１の下流側が概ね好気ゾーンとなり、それに続く水路１２の下流側が概ね嫌気ゾーンとなる。
また、この曝気機４は、特に限定されるものではないが、図示のようなスクリュー式、その他オキシデーションディッチ法に適した任意の曝気機を適用することができる。
なお、前記膜分離装置２下方の散気管５から吐出される膜洗浄用の空気量が多く、該膜洗浄用空気によって必要な酸素のすべてを供給することが可能な場合には、曝気機に代えて攪拌機を用いることも可能である。
【００１１】
オキシデーションディッチ水槽１の中央部に循環水路を形成するために配設される水流調整壁３は、膜分離装置２の周囲を囲むように、かつ循環水路の水面よりも高い位置まで配設され、この水流調整壁３の外側に循環水路が形成されるとともに、水流調整壁３の底部には、汚泥混合液Ｃの取込口３０を、また上部の水面付近で、かつ曝気機４の近傍位置、望ましくは好気ゾーンの上流位置に汚泥混合液の排出口、例えばスリット３１をそれぞれ設ける。
これにより、循環水路内より汚泥混合液の一部を水流調整壁３内の底部に取り込み、膜分離装置２にて濾過し、処理水のみを吸引ポンプ２１によりオキシデーションディッチ水槽１外へ排水し、汚泥が混合され、かつ散気管にて供給された空気の一部が溶解し曝気された状態の汚泥混合液をスリット３１より循環水路内の好気ゾーン内へ排出するようにする。このスリット３１は、本参考例においては、好気ゾーンの上流位置の曝気機４の近傍位置に配設するようにしたが、汚泥混合液Ｃの取込口３０は循環水路の底部で、水流調整壁３の底部位置であれば、好気ゾーン、或いは嫌気ゾーンのいずれでもよい。
【００１２】
以下、本発明の作用について説明する。オキシデーションディッチ水槽１に流入する汚水Ａに含まれる窒素成分は、アンモニア態と有機態であり、窒素を除去するためには、オキシデーションディッチ水槽１においてまず好気ゾーンにて曝気を行って好気状態とし、硝化細菌の作用により、硝酸態に酸化する。この好気ゾーンを経た汚水は嫌気ゾーンへ導かれる。
【００１３】
次に、嫌気ゾーン内では、嫌気状態となっているため、脱窒菌が汚水中の有機物をエネルギー源として利用しながら、硝酸態の窒素を窒素分子に還元することにより、窒素ガスとして大気中に放散させる。
この場合、水路長の長いオキシデーションディッチ水槽１においては、水路を流れる間に微生物の呼吸等によって、汚泥混合液Ｃに含まれる溶存酸素が消費されるため、膜洗浄用の散気管５から散気され、スリット３１から曝気機４近傍へと排出された汚泥混合液Ｃに含まれる溶存酸素は、曝気機４により供給された溶存酸素と混合されるが、好気ゾーンを流れる間に消失する。
したがって、流入した汚水Ａは、曝気機４から循環水路内を１周する間に、溶存酸素の多い好気ゾーンと溶存酸素のない嫌気ゾーンを通過し、これを繰り返すため、膜洗浄用の散気管５から常時散気を行っても、同一のオキシデーションディッチ水槽１内において硝化と脱窒の両方を進めることができる。
【００１４】
図２〜図３に、本発明の一実施例を示す。この実施例は、循環水路が比較的短いもので、この水路長の短いオキシデーションディッチ水槽１０の場合でも、循環水路内を時間的に好気状態と嫌気状態とに切り替えることにより、水路長の長いオキシデーションディッチ水槽１の場合と同様に、同一のオキシデーションディッチ水槽１を用いて汚水より窒素を除去するようにする。
【００１５】
オキシデーションディッチ水槽１の中央部に水流調整壁３を配設し、これにより槽内に２本の水路が平行する循環水路１１，１２を形成するとともに、該水流調整壁３内に、上記参考例と同様に、吸引ポンプ２１が接続された浸漬型の膜分離装置２を設置し、該膜分離装置２にて汚泥混合液を濾過し処理された処理水を排水するようにする。
また、この膜分離装置２の下部位置には、膜洗浄用の散気管５を配設し、この散気管５からは、常に膜洗浄用の空気を吐出させ、膜分離装置２の膜面に付着する汚泥分を除去するようにする。
【００１６】
水流調整壁３は、膜分離装置２の周囲を囲むように、かつ循環水路の水面よりも高い位置まで配設され、この水流調整壁３の外側に循環水路が形成されるとともに、水流調整壁３の底部には、循環水路内の汚泥混合液Ｃを水流調整壁３内に取り込むための取込口３０を、また上部の水面付近に開閉可能な汚泥混合液の排出口、例えば開閉装置を組み込んだスリット３２をそれぞれ設ける。
なお、この汚泥混合液の取込口３０は、開閉装置付スリット３２からある程度離れた位置であれば、任意の位置に設けることができる。
また、水路１１内には、曝気攪拌機４が設けられ、水路内に酸素の供給と水流を与えるよう構成する。この曝気攪拌機４は、特に限定されるものではないが、図示のようなスクリュー式、その他オキシデーションディッチ法に適した任意の曝気攪拌機を適用することができる。
【００１７】
水流調整壁３の上部の水面付近で、かつ曝気攪拌機４の側に向けて形成したスリット３２は、特に限定されるものではなく、開閉する機構は、スリットを塞ぐ蓋状の板が前後、又は左右にスライドする機構、ルーバーのように格子状の板が回転して、自動的に開閉する機構等を採用することができる。このスリット３２に組み込まれた開閉装置は、曝気攪拌機４の運転に連動して自動的にその開閉動作が行えるように構成する。
【００１８】
このように、水路長の短いオキシデーションディッチ水槽１０で、汚水Ａに含まれる窒素を除去するために、循環水路内を時間的に好気時間帯と嫌気時間帯を交互に繰り返すようにして行うようにする。
また、嫌気時間帯においても、オキシデーションディッチ水槽１０内の循環水流を保持することが好ましいため、曝気攪拌機４は、嫌気攪拌が可能なもの、又は攪拌機と散気装置で構成される設備を用いることもできる。
【００１９】
以下、上記実施例の作用を説明する。オキシデーションディッチ水槽１０に流入する汚水Ａに含まれる窒素成分は、アンモニア態と有機態であり、窒素を除去するためには、オキシデーションディッチ水槽１０において、まず曝気を行って好気状態となった循環水路内を汚水が流下する際、硝化細菌の作用により、硝酸態に酸化かれ、この好気時間帯に処理された汚水を、次に嫌気状態にして、脱窒菌が汚水中の有機物をエネルギー源として利用しながら、硝酸態の窒素を窒素分子に還元することにより、窒素ガスとして大気中に放散させる。
【００２０】
オキシデーションディッチ水槽１０での好気時間帯での処理は、散気管より散気することにより膜分離装置２の膜面を洗浄すると共に、スリット３２に組み込まれた開閉装置を曝気攪拌機の駆動と同期させて解放し、この散気により酸素が溶解した汚水をこの解放されたスリット３２より循環水路内へ吐出するようにして行う。これにより曝気攪拌機の駆動と散気管よりの散気とにより水路内に十分の酸素を供給し、好気状態とすることができる。
この好気状態となった循環水路内を汚水が流下する際、硝化細菌の作用により、硝酸態に酸化かれる。
【００２１】
しかし、水路長の短いオキシデーションディッチ水槽１０で硝化と脱窒を行う場合は、水路を流れる間に溶存酸素が消失しないため、好気時間帯と嫌気時間帯を交互に繰り返す必要がある。
この好気と嫌気の２つの条件は、曝気攪拌機４の運転によって作ることができるが、膜洗浄によって供給された溶存酸素によって、嫌気条件が阻害されないようにするため、嫌気運転時間帯は、開閉装置付スリット３２を閉じて運転を行う。
なお、嫌気時間帯においても、膜分離装置２を運転して、膜濾過を継続するため、膜によって濾過された処理水Ｂに相当する量の汚泥混合液Ｃが、汚泥混合液の取込口３０から水流調整壁３の内部へと流入する。嫌気時間帯にも、膜洗浄は継続されるが、洗浄用の散気によって、水流調整壁３の内部の溶存酸素濃度は徐々に高くなるが、スリット３２は閉じているため、オキシデーションディッチ水槽１０の水路部分は嫌気状態に保つことができる。
【００２２】
このように制御用のタイマー等を用いて所定の時間、嫌気運転を行った後、好気運転に切り替えて曝気を開始するとともに、スリット３２の開閉装置を起動させて、スリットを開放させる。
水流調整壁３の内部の汚泥混合液Ｃは、膜洗浄用空気とともに上昇し、一部はスリット３２から外部の水路へと排出され、残りは、水流調整壁３の内部で気泡のない部分を下降して、上下の循環水流を形成する。スリット３２から循環水路へと排出された汚泥混合液Ｃに含まれる溶存酸素は、曝気攪拌機４により供給された溶存酸素と混合され、微生物の呼吸や、有機物の酸化分解に有効に用いられる。
【００２３】
以上のように、好気・嫌気の２つのゾーンを形成させることが困難な、水路の短いオキシデーションディッチ水槽１０においても、洗浄用の散気によって悪影響を受けることなく、好気時間帯と嫌気時間帯を交互に繰り返すことにより、硝化と脱窒を進め、汚水中の窒素をガス化して、除去することができる。
また、膜洗浄用空気により溶解した酸素が、オキシデーションディッチの水路に流入するのを調整し、好気・嫌気の条件をゾーンで分割、又は時間的に変化させることにより、従来、オキシデーションディッチ法のように単槽式の膜分離活性汚泥法では困難であった硝化と脱窒を効率良く進めることができる。
また、水路長の短いオキシデーションディッチ水槽においても、嫌気時間帯に膜洗浄を停止することなく、膜濾過を継続して行えるため、分離膜の必要枚数を増やす必要がなく、設備費を安価にすることができる。
さらに、膜洗浄用空気により溶解した酸素も、微生物の呼吸や有機物の酸化分解に利用できるため、溶存酸素を無駄に消費することなく、ランニングコストの上昇が抑えられる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の膜分離式オキシデーションディッチにおける窒素除去装置によれば、槽の中央部に膜分離装置を浸漬させ、膜分離装置の底部に配設した散気管からの散気により膜は洗浄され、水流調整壁の底部の一部分に設けた取込口より汚泥混合液を取り込み、上部の一部に排出用の開閉装置付排出口を設け、水流調整壁の外側に設けた曝気攪拌機を、嫌気運転と好気運転を交互に繰り返すようにしているので、嫌気運転時は前記排出口を閉じて、曝気攪拌機を用いて攪拌のみ行うことにより、水流調整壁の内部は好気状態であっても、オキシデーションディッチの水路全体は嫌気状態にすることができ、また、好気運転時には、前記排出口を開放することにより、膜洗浄用に散気され、膜分離装置内を上昇する間に汚泥混合液中に溶解した酸素が、水流調整壁上部に設けた排出用の排出口から汚泥混合液とともにオキシデーションディッチの水路部分へと流出し、曝気攪拌機は、酸素の不足分を補うための曝気運転を行っているため、洗浄用と曝気用の酸素が一緒になり、かつ水路が短いため、水路全体が好気状態になり、膜洗浄用空気により溶解した酸素が、オキシデーションディッチの水路に流入するのを調整しているため、好気・嫌気の条件を時間的に変化させることにより、硝化・脱窒を促進して、汚水中の窒素を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 膜分離式オキシデーションディッチにおける窒素除去方法の参考例を示し、水路長の長いオキシデーションディッチ水槽の平面概略図である。
【図２】 本発明の膜分離式オキシデーションディッチにおける窒素除去方法の一実施例を示し、水路長の短いオキシデーションディッチ水槽の平面概略図である。
【図３】 図２の立面断面図である。
【符号の説明】
１ オキシデーションディッチ水槽
１０ オキシデーションディッチ水槽
１１ 水路
１２ 水路
２ 膜分離装置
３ 水流調整壁
４ 曝気機
５ 散気管
２１ 吸引ポンプ
３０ 汚泥混合液の取込口
３１ 汚泥混合液の排出口（スリット）
３２ 開閉可能な汚泥混合液の排出口（開閉装置付スリット）
Ａ 汚水
Ｂ 処理水
Ｃ 汚泥混合液
【発明の属する技術分野】
本発明は、膜分離式オキシデーションディッチにおける窒素除去装置、特に窒素を含む下水等の汚水を、膜分離装置を設置したオキシデーションディッチを用いて、浸漬膜の洗浄を行いつつ生物処理し、活性汚泥中の硝化細菌と脱窒細菌の作用で、生物学的に窒素を除去するようにした膜分離式オキシデーションディッチにおける窒素除去装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、中小規模の下水処理場等に流入する汚水を処理するために、活性汚泥の曝気槽に汚水を流入し、これを曝気、攪拌して生物処理を行う活性汚泥法、中でもオキシデーションディッチ法が多く採用されている。
また、近年開発された浸漬膜を用いた膜分離活性汚泥法は、反応槽内に膜分離装置を浸漬させて、吸引ポンプで処理水を排出するようにしているため、従来の膜分離法のように高圧ポンプを使用せず、ランニングコストが安価であり、オキシデーションディッチ法よりも清澄な処理水が得られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、浸漬膜を配設する場合、膜表面に汚泥が付着するのを防止するため、浸漬膜の下部に配設した散気管から空気を吹き込み、膜面を洗浄する必要があり、さらにこの洗浄用の空気を止めると浸漬膜による吸引濾過を行えないことから、通常はほぼ連続的に散気を行っている。
このため、オキシデーションディッチのような単槽式反応槽に浸漬膜を用いた場合は、洗浄用の空気によって常時曝気が行われることとなり、同一槽内にて嫌気状態を作るのは難しく、好気条件での硝化と嫌気条件での脱窒の組合せによって汚水中の窒素を除去する従来の単一槽を用いての処理方法では窒素の除去が難しいという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記従来の膜分離式における窒素除去方法の有する問題点に鑑み、膜分離式オキシデーションディッチを用い、しかも循環水路内に好気状態と嫌気状態とを生成し、この好気状態と嫌気状態との組合せにより、オキシデーションディッチ内にて硝化と脱窒とを行えるようにした膜分離式オキシデーションディッチにおける窒素除去装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の膜分離式オキシデーションディッチにおける窒素除去装置は、循環水路内を時間的に好気状態と嫌気状態とに切り替えるようにした短い循環水路を持つオキシデーションディッチにおいて、槽の中央部に配設した水流調整壁と、該水流調整壁内に設置した膜分離装置及び膜分離装置の膜洗浄用の散気管と、循環水路の汚水を攪拌曝気を行いつつ水流を発生するように配設した曝気攪拌機とよりなり、水流調整壁には底部の一部に汚泥混合液の取込口を、上部には曝気攪拌機による嫌気運転と好気運転に同期して開閉するようにした汚泥混合液の排出口を設け、嫌気運転時は前記排出口を閉じ、好気運転時は前記排出口を開放するようにしたことを特徴とする。
【０００６】
本発明の膜分離式オキシデーションディッチにおける窒素除去装置は、槽の中央部に膜分離装置を浸漬させ、膜分離装置の底部に配設した散気管からの散気により膜は洗浄され、水流調整壁の底部の一部分に設けた取込口より汚泥混合液を取り込み、上部の一部に排出用の開閉装置付排出口を設け、水流調整壁の外側に設けた曝気攪拌機を、嫌気運転と好気運転を交互に繰り返すようにしているので、嫌気運転時は前記排出口を閉じて、曝気攪拌機を用いて攪拌のみ行うことにより、水流調整壁の内部は好気状態であっても、オキシデーションディッチの水路全体は嫌気状態にすることができ、また、好気運転時には、前記排出口を開放することにより、膜洗浄用に散気され、膜分離装置内を上昇する間に汚泥混合液中に溶解した酸素が、水流調整壁上部に設けた排出用の排出口から汚泥混合液とともにオキシデーションディッチの水路部分へと流出し、曝気攪拌機は、酸素の不足分を補うための曝気運転を行っているため、洗浄用と曝気用の酸素が一緒になり、かつ水路が短いため、水路全体が好気状態になり、膜洗浄用空気により溶解した酸素が、オキシデーションディッチの水路に流入するのを調整しているため、好気・嫌気の条件を時間的に変化させることにより、硝化・脱窒を促進して、汚水中の窒素を除去することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の膜分離式オキシデーションディッチにおける窒素除去装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【０００８】
図１は、水路長の長いオキシデーションディッチを用いて汚水から窒素を除去する参考例を示す。
この参考例においては、オキシデーションディッチ水槽１の中央部に仕切壁となる水流調整壁３を配設し、これによりオキシデーションディッチ水槽１内に端部が接続された長い２本の水路が平行するようにして循環水路１１，１２を形成するとともに、該水流調整壁３内に、ユニット化された浸漬型の膜分離装置２が１台又は図示の参考例のように複数台を連結して設置される。
この膜分離装置２には、オキシデーションディッチ水槽１の外に吸引ポンプ２１が接続され、膜分離装置２にて汚泥混合液を濾過し処理された処理水を排水するようにする。
なお、膜分離装置２には吸引ポンプ２１を用いずに、処理水槽（図示省略）を別途設けて、膜分離装置２と処理水槽との間に形成される水位差により、重力濾過により膜分離装置２内の処理水を吸引排水する方法を用いることもできる。
【０００９】
また、この膜分離装置２の下部位置には、膜洗浄用の散気管５を配設し、この散気管５からは、常に膜洗浄用の空気を吐出させ、膜分離装置２の膜面に付着する汚泥分を除去するようにする。
【００１０】
オキシデーションディッチ水槽１内に形成した端部が接続された長い２本の水路は、その端部で接続されて循環水路１１，１２を形成するが、その一部を好気ゾーンとなるように、残りを嫌気ゾーンとなるようにする。
なお、上記好気ゾーンと嫌気ゾーンは、主として、曝気機４が設けられる位置によって定まり、本参考例においては、曝気機４が設けることにより、酸素の供給と水流が与えるる水路１１の下流側が概ね好気ゾーンとなり、それに続く水路１２の下流側が概ね嫌気ゾーンとなる。
また、この曝気機４は、特に限定されるものではないが、図示のようなスクリュー式、その他オキシデーションディッチ法に適した任意の曝気機を適用することができる。
なお、前記膜分離装置２下方の散気管５から吐出される膜洗浄用の空気量が多く、該膜洗浄用空気によって必要な酸素のすべてを供給することが可能な場合には、曝気機に代えて攪拌機を用いることも可能である。
【００１１】
オキシデーションディッチ水槽１の中央部に循環水路を形成するために配設される水流調整壁３は、膜分離装置２の周囲を囲むように、かつ循環水路の水面よりも高い位置まで配設され、この水流調整壁３の外側に循環水路が形成されるとともに、水流調整壁３の底部には、汚泥混合液Ｃの取込口３０を、また上部の水面付近で、かつ曝気機４の近傍位置、望ましくは好気ゾーンの上流位置に汚泥混合液の排出口、例えばスリット３１をそれぞれ設ける。
これにより、循環水路内より汚泥混合液の一部を水流調整壁３内の底部に取り込み、膜分離装置２にて濾過し、処理水のみを吸引ポンプ２１によりオキシデーションディッチ水槽１外へ排水し、汚泥が混合され、かつ散気管にて供給された空気の一部が溶解し曝気された状態の汚泥混合液をスリット３１より循環水路内の好気ゾーン内へ排出するようにする。このスリット３１は、本参考例においては、好気ゾーンの上流位置の曝気機４の近傍位置に配設するようにしたが、汚泥混合液Ｃの取込口３０は循環水路の底部で、水流調整壁３の底部位置であれば、好気ゾーン、或いは嫌気ゾーンのいずれでもよい。
【００１２】
以下、本発明の作用について説明する。オキシデーションディッチ水槽１に流入する汚水Ａに含まれる窒素成分は、アンモニア態と有機態であり、窒素を除去するためには、オキシデーションディッチ水槽１においてまず好気ゾーンにて曝気を行って好気状態とし、硝化細菌の作用により、硝酸態に酸化する。この好気ゾーンを経た汚水は嫌気ゾーンへ導かれる。
【００１３】
次に、嫌気ゾーン内では、嫌気状態となっているため、脱窒菌が汚水中の有機物をエネルギー源として利用しながら、硝酸態の窒素を窒素分子に還元することにより、窒素ガスとして大気中に放散させる。
この場合、水路長の長いオキシデーションディッチ水槽１においては、水路を流れる間に微生物の呼吸等によって、汚泥混合液Ｃに含まれる溶存酸素が消費されるため、膜洗浄用の散気管５から散気され、スリット３１から曝気機４近傍へと排出された汚泥混合液Ｃに含まれる溶存酸素は、曝気機４により供給された溶存酸素と混合されるが、好気ゾーンを流れる間に消失する。
したがって、流入した汚水Ａは、曝気機４から循環水路内を１周する間に、溶存酸素の多い好気ゾーンと溶存酸素のない嫌気ゾーンを通過し、これを繰り返すため、膜洗浄用の散気管５から常時散気を行っても、同一のオキシデーションディッチ水槽１内において硝化と脱窒の両方を進めることができる。
【００１４】
図２〜図３に、本発明の一実施例を示す。この実施例は、循環水路が比較的短いもので、この水路長の短いオキシデーションディッチ水槽１０の場合でも、循環水路内を時間的に好気状態と嫌気状態とに切り替えることにより、水路長の長いオキシデーションディッチ水槽１の場合と同様に、同一のオキシデーションディッチ水槽１を用いて汚水より窒素を除去するようにする。
【００１５】
オキシデーションディッチ水槽１の中央部に水流調整壁３を配設し、これにより槽内に２本の水路が平行する循環水路１１，１２を形成するとともに、該水流調整壁３内に、上記参考例と同様に、吸引ポンプ２１が接続された浸漬型の膜分離装置２を設置し、該膜分離装置２にて汚泥混合液を濾過し処理された処理水を排水するようにする。
また、この膜分離装置２の下部位置には、膜洗浄用の散気管５を配設し、この散気管５からは、常に膜洗浄用の空気を吐出させ、膜分離装置２の膜面に付着する汚泥分を除去するようにする。
【００１６】
水流調整壁３は、膜分離装置２の周囲を囲むように、かつ循環水路の水面よりも高い位置まで配設され、この水流調整壁３の外側に循環水路が形成されるとともに、水流調整壁３の底部には、循環水路内の汚泥混合液Ｃを水流調整壁３内に取り込むための取込口３０を、また上部の水面付近に開閉可能な汚泥混合液の排出口、例えば開閉装置を組み込んだスリット３２をそれぞれ設ける。
なお、この汚泥混合液の取込口３０は、開閉装置付スリット３２からある程度離れた位置であれば、任意の位置に設けることができる。
また、水路１１内には、曝気攪拌機４が設けられ、水路内に酸素の供給と水流を与えるよう構成する。この曝気攪拌機４は、特に限定されるものではないが、図示のようなスクリュー式、その他オキシデーションディッチ法に適した任意の曝気攪拌機を適用することができる。
【００１７】
水流調整壁３の上部の水面付近で、かつ曝気攪拌機４の側に向けて形成したスリット３２は、特に限定されるものではなく、開閉する機構は、スリットを塞ぐ蓋状の板が前後、又は左右にスライドする機構、ルーバーのように格子状の板が回転して、自動的に開閉する機構等を採用することができる。このスリット３２に組み込まれた開閉装置は、曝気攪拌機４の運転に連動して自動的にその開閉動作が行えるように構成する。
【００１８】
このように、水路長の短いオキシデーションディッチ水槽１０で、汚水Ａに含まれる窒素を除去するために、循環水路内を時間的に好気時間帯と嫌気時間帯を交互に繰り返すようにして行うようにする。
また、嫌気時間帯においても、オキシデーションディッチ水槽１０内の循環水流を保持することが好ましいため、曝気攪拌機４は、嫌気攪拌が可能なもの、又は攪拌機と散気装置で構成される設備を用いることもできる。
【００１９】
以下、上記実施例の作用を説明する。オキシデーションディッチ水槽１０に流入する汚水Ａに含まれる窒素成分は、アンモニア態と有機態であり、窒素を除去するためには、オキシデーションディッチ水槽１０において、まず曝気を行って好気状態となった循環水路内を汚水が流下する際、硝化細菌の作用により、硝酸態に酸化かれ、この好気時間帯に処理された汚水を、次に嫌気状態にして、脱窒菌が汚水中の有機物をエネルギー源として利用しながら、硝酸態の窒素を窒素分子に還元することにより、窒素ガスとして大気中に放散させる。
【００２０】
オキシデーションディッチ水槽１０での好気時間帯での処理は、散気管より散気することにより膜分離装置２の膜面を洗浄すると共に、スリット３２に組み込まれた開閉装置を曝気攪拌機の駆動と同期させて解放し、この散気により酸素が溶解した汚水をこの解放されたスリット３２より循環水路内へ吐出するようにして行う。これにより曝気攪拌機の駆動と散気管よりの散気とにより水路内に十分の酸素を供給し、好気状態とすることができる。
この好気状態となった循環水路内を汚水が流下する際、硝化細菌の作用により、硝酸態に酸化かれる。
【００２１】
しかし、水路長の短いオキシデーションディッチ水槽１０で硝化と脱窒を行う場合は、水路を流れる間に溶存酸素が消失しないため、好気時間帯と嫌気時間帯を交互に繰り返す必要がある。
この好気と嫌気の２つの条件は、曝気攪拌機４の運転によって作ることができるが、膜洗浄によって供給された溶存酸素によって、嫌気条件が阻害されないようにするため、嫌気運転時間帯は、開閉装置付スリット３２を閉じて運転を行う。
なお、嫌気時間帯においても、膜分離装置２を運転して、膜濾過を継続するため、膜によって濾過された処理水Ｂに相当する量の汚泥混合液Ｃが、汚泥混合液の取込口３０から水流調整壁３の内部へと流入する。嫌気時間帯にも、膜洗浄は継続されるが、洗浄用の散気によって、水流調整壁３の内部の溶存酸素濃度は徐々に高くなるが、スリット３２は閉じているため、オキシデーションディッチ水槽１０の水路部分は嫌気状態に保つことができる。
【００２２】
このように制御用のタイマー等を用いて所定の時間、嫌気運転を行った後、好気運転に切り替えて曝気を開始するとともに、スリット３２の開閉装置を起動させて、スリットを開放させる。
水流調整壁３の内部の汚泥混合液Ｃは、膜洗浄用空気とともに上昇し、一部はスリット３２から外部の水路へと排出され、残りは、水流調整壁３の内部で気泡のない部分を下降して、上下の循環水流を形成する。スリット３２から循環水路へと排出された汚泥混合液Ｃに含まれる溶存酸素は、曝気攪拌機４により供給された溶存酸素と混合され、微生物の呼吸や、有機物の酸化分解に有効に用いられる。
【００２３】
以上のように、好気・嫌気の２つのゾーンを形成させることが困難な、水路の短いオキシデーションディッチ水槽１０においても、洗浄用の散気によって悪影響を受けることなく、好気時間帯と嫌気時間帯を交互に繰り返すことにより、硝化と脱窒を進め、汚水中の窒素をガス化して、除去することができる。
また、膜洗浄用空気により溶解した酸素が、オキシデーションディッチの水路に流入するのを調整し、好気・嫌気の条件をゾーンで分割、又は時間的に変化させることにより、従来、オキシデーションディッチ法のように単槽式の膜分離活性汚泥法では困難であった硝化と脱窒を効率良く進めることができる。
また、水路長の短いオキシデーションディッチ水槽においても、嫌気時間帯に膜洗浄を停止することなく、膜濾過を継続して行えるため、分離膜の必要枚数を増やす必要がなく、設備費を安価にすることができる。
さらに、膜洗浄用空気により溶解した酸素も、微生物の呼吸や有機物の酸化分解に利用できるため、溶存酸素を無駄に消費することなく、ランニングコストの上昇が抑えられる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の膜分離式オキシデーションディッチにおける窒素除去装置によれば、槽の中央部に膜分離装置を浸漬させ、膜分離装置の底部に配設した散気管からの散気により膜は洗浄され、水流調整壁の底部の一部分に設けた取込口より汚泥混合液を取り込み、上部の一部に排出用の開閉装置付排出口を設け、水流調整壁の外側に設けた曝気攪拌機を、嫌気運転と好気運転を交互に繰り返すようにしているので、嫌気運転時は前記排出口を閉じて、曝気攪拌機を用いて攪拌のみ行うことにより、水流調整壁の内部は好気状態であっても、オキシデーションディッチの水路全体は嫌気状態にすることができ、また、好気運転時には、前記排出口を開放することにより、膜洗浄用に散気され、膜分離装置内を上昇する間に汚泥混合液中に溶解した酸素が、水流調整壁上部に設けた排出用の排出口から汚泥混合液とともにオキシデーションディッチの水路部分へと流出し、曝気攪拌機は、酸素の不足分を補うための曝気運転を行っているため、洗浄用と曝気用の酸素が一緒になり、かつ水路が短いため、水路全体が好気状態になり、膜洗浄用空気により溶解した酸素が、オキシデーションディッチの水路に流入するのを調整しているため、好気・嫌気の条件を時間的に変化させることにより、硝化・脱窒を促進して、汚水中の窒素を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 膜分離式オキシデーションディッチにおける窒素除去方法の参考例を示し、水路長の長いオキシデーションディッチ水槽の平面概略図である。
【図２】 本発明の膜分離式オキシデーションディッチにおける窒素除去方法の一実施例を示し、水路長の短いオキシデーションディッチ水槽の平面概略図である。
【図３】 図２の立面断面図である。
【符号の説明】
１ オキシデーションディッチ水槽
１０ オキシデーションディッチ水槽
１１ 水路
１２ 水路
２ 膜分離装置
３ 水流調整壁
４ 曝気機
５ 散気管
２１ 吸引ポンプ
３０ 汚泥混合液の取込口
３１ 汚泥混合液の排出口（スリット）
３２ 開閉可能な汚泥混合液の排出口（開閉装置付スリット）
Ａ 汚水
Ｂ 処理水
Ｃ 汚泥混合液
Claims (1)
- 循環水路内を時間的に好気状態と嫌気状態とに切り替えるようにした短い循環水路を持つオキシデーションディッチにおいて、槽の中央部に配設した水流調整壁と、該水流調整壁内に設置した膜分離装置及び膜分離装置の膜洗浄用の散気管と、循環水路の汚水を攪拌曝気を行いつつ水流を発生するように配設した曝気攪拌機とよりなり、水流調整壁には底部の一部に汚泥混合液の取込口を、上部には曝気攪拌機による嫌気運転と好気運転に同期して開閉するようにした汚泥混合液の排出口を設け、嫌気運転時は前記排出口を閉じ、好気運転時は前記排出口を開放するようにしたことを特徴とする膜分離式オキシデーションディッチにおける窒素除去装置。
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