JPS5835118B2 - 廃水の生物学的処理のための二帯法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は生物学的酸素要求量（ＢＯＤ）を有する廃水を
処理してＢＯＤを除去することに関する。

更に詳くは本発明は生物学的反応及び生物学的反応から
生ずる沈殿固体の沈積による第二の清澄化を行うために
単一容器を使用することを可能にする方法及び装置に関
する。

自然の水系中に排出する前に都市及び工業の発生源から
の廃水の精製及び生物学的処理は従来連続する４個の別
々の処理タンク又は容器中で行われる四つの基本的な工
程からなるものであった。

一つの典型的な処理プラントは並列に配置されたこのよ
うな処理タンクの列の複数からなり普通の入口管からの
水を処理し通常の出口管からそれを排出する。

例えばハミルトン（Ｈａｍ ｉ ｌ ｔｏｎ）、オンタ
リオ（Ｑｕｔａｒｉｏ ）、カナダ（Ｃａｎａｄａ ）
における都市の処理プラントは２２７１００ｒｒｆ／
日 （６０００００００ガロン／日）の速度で廃水を処理す
るように設計されていて第一清澄器、通気タンク及び清
澄タンクの各列は２８３８７．５ポ／日（７５００００
０ガロン／日）を処理し８個のこのような列が平行にな
っている。

ハミルトンのプラントにおいて各通気タンクは１０９．
７３ｍ（３６０フイート）の長さ、１８．２８８ｍ（６
０フイート）の巾及び４．７２４４ｍ（１５，５フイー
ト）の深さを有し各清澄器は３６．５７８７７２（］、
２０ フィート）の正方形及び３．０４８（１０フイ
ート）の深さを有し、各通気タンクは２００６．７ｍ２
（２１６００平方フィー１− ）の露出表面積を有し各
清澄器は１３３７．８ ｔｒｉ） （１４４００平方フ
イート）の露出表面積を有する。

このような従来の処理法においては廃水を最初に除砂タ
ンク中で処理して重（・固体粒子を沈積させる。

除砂タンクから第一清澄器に水を送るがこの第一清澄器
は懸濁固体粒子が沈積する時間だけ廃水を保持しその中
に浮遊する固体及び油脂をすくい取るタンクからなる。

液体中の溶解物質を不溶物に転化するための微生物を含
有する通気タンクに対して第一清澄器からの液体を送り
、空気又は酸素を攪拌下にタンク中に導入して微生物の
酸素要求を満たす。

通気タンクから懸濁固体及び溶解物質を含有する液体を
第一二の清澄器に送り、澄明な液体を第二清澄器から流
出させて固体を清澄器の下部から除去する。

第二清澄器中の汚泥を含有する液体の一部分を通気タン
クに連続的に循環させて更に生物学的に処理し過剰分を
廃棄する。

本発明は廃水を生物学的に処理する方法を提供するもの
であり、該方法においては生物学的反応及び生物学的に
処理された水の第二清澄化が単一容器中で行われるので
プラント設計の経済化を可能にし、また別々の通気タン
ク及び第二清澄器を使用する従来の方法より高い濃度の
廃物質を含有する廃水の有利な処理を可能にし且つ本方
法においては第一清澄化、生物学的反応及び第二清澄化
は適当な条件下にすべて単一容器中で行われ得る。

本発明の装置は大ぎさにおいて従来使用されて（・る先
行装置にまさる顕著な経済性を提供し、本装置は高い処
理容量を可能にし且つ比較的に高い濃度の廃物質を含有
する廃水の処理を可能にする。

本発明の方法は次のように進行する。

最終的に下部には反応帯が形成され上部には清澄帯が形
成される単一の反応清澄器の中へ“酸素の存在下に廃物
を水に不溶の固体、二酸化炭素及び其他の生成物に転化
するために有効な微生物が含有される混合液体“を供給
する。

溶解酸素が含有される酸素添加混合液体を容器の下部に
連続的に供給する。

この酸素添加混合液体は新しく供給された廃水及び容器
内から循環された部分的に処理され実質的に二酸化炭素
を含まない混合液体の混合物に酸素を添加することによ
って提供される。

制御された攪拌を行って容器の一部分にのみ液体の循環
を保持しその中で固体が懸濁状態に保たれる攪拌された
生物学的反応帯を構成し、同時に容器の別の部分中の液
体を比較的に攪拌されないような状態に保ちその中で固
体が沈積し清澄化された液体が上昇する清澄化帯を構成
する。

部分的に処理された混合液体は反応帯から連続的に流出
し酸素添加される混合物に加えられる。

反応帯中の酸素は生物の酸素要求量を満足させる濃度に
保たれ且つ同時に反応帯中に供給される酸素添加混合液
体中の酸素濃度より以下の濃度に保たれる。

このようにして酸素添加された混合液体は反応帯に人っ
て行くと希釈されて溶液からの酸素の放出を防ぎ且つ反
応帯から清澄化された液体中に固体を運ぶ泡を阻止する
。

清澄化された液体を連続的に容器から放出させその流速
を廃液の供給速度と同じに保つ。

ここに記載の方法は同じ反応−清澄化器中に保たれるべ
き別々の安定な清澄化帯及び生物学的反応帯を可能にし
且つ連続的な基礎上に混合液体の効果的な清澄化が得ら
れることを可能にする。

このようにして廃水を系中に連続的に流入させ且つ通過
させ次々に廃物を清澄液体としての流出流中に取出す。

このことは次のように行われる。新しく加えられた廃水
を部分的に処理された混合液体と混合してそれに酸素を
添加する混合物を作る。

この酸素添加混合物を反応−清澄化器の下部の反応帯中
に送りそこで処理生物と接触しつつ連続的に循環され且
つ入って来る酸素添加された混合液体の濃度より低い濃
度の酸素を含有する混合液体と混合する。

このようにして人って来る混合液体を希釈し酸素を溶液
中に残留させ泡として酸素が放出されることを防ぐ。

この泡はその中で液体が反応帯中に生じた上方への運動
より犬ぎな速度で上方に動く清澄化帯中へ固体を浮動さ
せることによって本方法を阻害する筈である。

このように入って来る液体は反応帯中の液体の一部分と
なり連続的な循環内にある。

循環液体の一部分は反応帯から流出し上記のように酸素
添加のために入って来る廃水と混合するために戻される
。

このことがすべて行われると反応帯上の液体は比較的に
静止状態の清澄化帯中へ反応帯から廃水を加える速度に
よって規定される速度で上昇し、該清澄化帯中では生じ
た上方への液体の運動は固体が沈積し且つ液体が上昇し
ながら清澄化されるように反応帯中の運動より速かであ
る。

清澄化された液体は系に新しい廃水が加えられる速度で
流出させられる。

要するに系中への廃水の連続的な流入及びその上に酸素
注入器及び攪拌機を有する単一の反応清澄化器を通る混
合液体の連続的な上方への流があり、一方において容器
中の条件を制御して固体に生じた下方への力を作用させ
ることによってそれらを沈積させ、かようにして清澄化
をもたらす。

生物学的反応帯に供給される酸素は注意深い監視によっ
て効果的な代謝に対する微生物の酸素要求量に合致する
ように制御される。

保時に最も重要なことは酸素の供給を注意深く制御して
生物学的帯又は清澄化帯中に不溶解酸素が確実に存在し
ないようにすることである。

生物学的反応帯中に不溶解酸素が存在するならば小さな
泡の形状における不溶解酸素の第二の清澄化を阻害する
ことが知られている。

その理由は小さな泡は上方に流れる清澄化された液体中
を通って上昇しそれと共に廃物質の固体粒子を運んで満
足すべき清澄化が達成されないことにある。

更に酸素の泡及び酸素の泡によって運ばれた廃物質の固
体粒子は微生物及び生物学的に処理されていない廃物質
からなる生物学的反応帯中の活性物質を同伴しがちであ
りこのことも又第二清澄化を不充分にする。

本発明の他の態様によれば廃水を生物学的に処理するた
めの装置が提供され、該装置は単一容器中で該容器に廃
水を連続的に加えてその中に混合液体の内容物を形成す
るための導入手段、該装置中の混合液体に酸素を注入す
るための注入手段を含む酸素溶解装置であってその装置
内に収容されている混合液体の中に酸素を溶解させるた
めに使用される該酸素溶解装置、該酸素溶解装置を通つ
て混合液体の少くとも一部分を送ってその中に酸素を溶
解させ且つ酸素添加された混合液体を該容器中に規定さ
れた生物学的反応帯中に排出するための循環手段（該循
環手段は生物学的反応帯及び酸素溶解装置を通り該生物
学的反応帯中で生物学的反応を完了するために有効な時
間及び混合液体中に固体を懸濁させるために有効な流速
において酸素添加混合液体を連続的に循環させるために
有効である）、分離された清澄液体を該容器の上部から
取出すための手段（該循環手段は該混合液体中に上方に
流れる清澄液体の流速より可成り犬ぎい流速を与え且つ
該上方に流れる清澄液体の流速を懸濁固体の沈殿速度が
液体の−Ｌ方に向く流れより犬きくなるようにして該液
体の清澄化を行わせるために有効である）及び酸素溶解
装置への酸素の供給を制御して生物学的酸素要求量をみ
たし且つ生物学的反応帯中に不溶の酸素を避けるための
手段からなる。

本発明の方法及び装置において廃水の生物学的処理及び
第二清澄化として知られる生物学的に処理された水の清
澄化は下部の生物学的反応帯と上部の清澄化帯とを有す
る単一容器中で効果的に行われる。

これらの二つの帯を物理的に分離することは絶対に必要
なわけではないがこれらの二帯の間に流れを分布させる
隔板を使用することは上方に流れる清澄化された液体か
らの懸濁固体の分離を改善するので便利であると考えら
れる。

ポンプ系又は混合系を配置してタンクの下半分を攪拌し
充分にすべての固体を懸濁状態に保ち生物学的反応器と
して機能させることにもとづく適当な水力設計によって
上記の二帯が効果的に作られる。

同時にこの水力設計はタンクの上半分を無攪拌状態に保
ち清澄化器として機能させるように配置されるべきであ
る。

清澄化帯中の水の流速は容器中へ流入するものの流速に
等しく、生物学的反応帯中の水の流速は流入物の流速の
１０〜１００倍好適には２５〜５０倍最適には３５〜４
５倍である。

清澄化帯中の流速に対する生物学的反応帯中の顕著に高
い流速は清澄化された液体の効果的な分離を可能にする
必要な水力系を作るため及び生物学的反応帯中の水から
沈殿した固体を懸濁状態に保つための双方に必要であり
、固体の沈積及び容器の底部における蓄積は結果的に水
力系を阻害するので固体は懸濁状態に保たれなげればな
らない。

廃物処理系の流速及び設計は酸素溶解装置中で廃水の費
す時間が生物学的反応帯中で廃水の費す時間に比較して
極めて低くなるようにする。

酸素溶解装置及び生物学的反応帯を通る廃水の各循環の
ために廃水が酸素溶解装置中で滞留する時間は典型的に
は５〜５０秒好適には１０〜２５秒更に好適には約１５
秒である。

生物学的反応帯で廃水が費す総計の時間は約０．５〜５
時間好適には約１〜３時間及び更に好適には約２時間で
ある。

画業における先駆者の理論が立てられているにもかかわ
らず生物学的反応帯及び清澄化帯の効果的な分離が得ら
れること及び清澄化された液体中に循環固体が逸脱しな
いことは事実上驚くべきことであった。

高流速及び低流速の帯の分離は理想的な条件下における
理論的模型上で期待され得るが高（・固体含有率を有す
る水系において適当な分離の達成され得ること及び清澄
化された水性液体の連続的な分離が達成され得ることは
極めて驚くべきことであった。

更に、通気及び第二清澄化が完全に別の容器中で行われ
る従来系におけるよりも高い含有率の廃物質を有する水
について効果的な連続処理が単一容器使用の本発明の方
法及び装置によって可能となることは予期され得ること
ではなかった。

清澄化帯において、効果的な清澄化を達成するためには
固体の沈積速度は液体の上方への流れの速度より犬きく
なげればならないことが理解されるべきである。

したがって本発明の方法を実施するための容器を建設す
る際には個々の場合の条件にもとづく各種の要因を考慮
しなげればならないが、それは画業技術の有能な従事者
の業務範囲内にある。

前文に説明されたように生物学的反応帯に供給される酸
素を注意深く制御してガス泡の形状における不溶の酸素
を確実になくすことが必要である。

類似の理由から実質的に他のガスを含まない酸素を使用
することが適当である。

空気は高含有率の窒素を有するので酸素源として適当で
なく窒素は酸素より水に僅かしか溶けず酸素源と（−で
空気を使用すると生物学的反応帯中に多数の窒素の泡を
生じ、それは上方に固体を運んで清澄化帯中に上昇する
。

顕著な量の不溶の窒素を系中に導入しないならば高い酸
素含有率を有する酸素強化空気を酸素源として使用する
ことは可能である。

安定した条件下に系中の固体含有率は徐々に増加する。

これらの固体の濃度を一定に保つためには頻繁な間隔で
少量部分をポンプで取出す。

固体は一日当り３０分〜２４時間の期間でポンプにより
排出され得るが典型的には１日当り４時間の期間でポン
プにより排出される。

固体は１−日当り流入流の約１．０〜１０％好適には約
４％の割合で毎日排出される。

流入流が約２２７１００１／日（６００００ガロン）で
ある代表的な操作において固体は好適には生物学的反応
帯から３７．８５１（１０ガロン）７分の速度で４時間
だけ排出されこれは１日当り流入流の約４％の比率を示
す。

生物学的処理及び第二清澄化のための容器と同じ容器中
で廃水の第一清澄化を行うことも又本発明の範囲にある
。

このことは生物学的反応帯の上表面から浮遊する固体及
び油を効果的にすくうためにすくい取り器を容器中に付
加し並びに懸濁液に残留するよりむしろ沈積する重い固
体を集め且つ除去するためにコンベア装置を容器の底に
設けることによって好適に達成され得る。

本発明の装置の特別な利点は処理タンクの単位表面積当
りの処理容量を現行の設備におけるよりも極めて高くす
ることを可能にすることである。

前記のハミルトンの処理プラントの場合には各列中の別
々の通気タンク及び清澄化器を本発明の教示によって並
列の二つの単一処理タンクに変更することができこのよ
うにして現行設備の処理容量（即ち単位時間当りに処理
される水の容量）を５０％から１００％以上まで増加さ
せることができる。

このようにハミルトンのプラントの例においては現行の
２個のタンクからなる系を変更して並列の二つの単一処
理タンクにすることによって２８３８７．５〆／日（７
５０００００ガロン／目）の処理容量を４１６３５〜７
１９１５ｍ”／日（１１００００００〜１９０００００
０ガロン／日）に増加させ得る。

三処理（第一清澄化、生物学的反応及び第二清澄化）の
すべてが同じ容器内で行われる態様にタンクを改造する
ならば第一清澄化タンクも又改造されて本発明の処理容
器になる。

この場合には現行設備における３個のタンクの台系を並
列の３個の単一処理タンクに変更して３個のタンクから
なる単−系の容量の３倍以上の処理容量を提供すること
ができる。

このように注意深い添加酸素の制御によって中断される
ことなく連続的に処理し得る本発明の方法及び装置は特
に現行プラントの処理容量に対する顕著な増加及び一定
の処理容量に関して一般的に更に小さい規模の新規プラ
ントの建設を可能にすることにおいて顕著な利点を有す
ることが明らかである。

本明細書において“酸素溶解装置“又は′１酸素接触装
置°′という表現は酸素と廃水を接触させて酸素を水中
に溶解させるために使用され得る装置を指し、且つ該装
置はそれを通って廃水が流れるハウジング（ｈｏｕｓｉ
ｎｇ ）からなりその範囲内において酸素は廃水中に溶
解される。

酸素溶解装置の特に好適なものは米国特許第３６４３４
０３号明細書に一般的に示された装置であり該装置は上
方の人口及び下方の出口を有し流れを制限する室からな
りそれを通って廃水は入口端における最高から出口端に
おける最低までの減少する速度で下方に向って推進され
る。

スピース（５ｐｅｅｅｅ ）によって記載されているよ
うに流れを制限する室は下方にひろがる漏斗形又は一般
に円錐形のハウジングからなりその上端に垂直に配置さ
れた取入れ管及び流れを下方に向けるために取入れ管中
に取付けられた推進機を有する。

更にこの装置は泡分散機の形状において漏斗部分に酸素
を導入するための手段を含む。

通常の場合に処理タンクの外側に位置する他の型の酸素
溶解装置は地中に垂直に沈められた管からなる。

この管は垂直の仕切りによって両半分に縦に分割され、
該仕切りは管の上端から始まり流れが流れるための隙間
を与えるように底の上方で終っている。

この配置を達成するには又、平行し且つ底部で連結する
２個の垂直な管を設置してもよい。

廃水は仕切りの片側に導入されそこでポンプが流れを管
の下方に且つ他の側の上方にみちびく。

酸素はポンプのすぐ下に細かな泡の形状で導入されこれ
らは廃水と一緒に運ばれる間に溶解しつつ流れによって
下方に抑流される。

別の一態様においては本発明は下方への流れを誘起する
ポンプを使用する酸素接触装置の改良を提供する。

空気の主成分は窒素と酸素と混合してこれを希釈してい
るのでこの下方に向（流れは渦又は其他の手段によって
液体に空気を吸込んではならない。

これは酸素が液体中に溶解する速度を減少させる。

ポンプはＵ字管を通って水及び酸素を動かすためのエネ
ルギーを供給するために必要である。

らせん効果が作られなくても必要な流れを誘起する方法
は多数あるのでＵ字管を通って下方に向うらせん流を誘
起することは必要条件ではない。

第１図を参照すれば本発明の処理装置は流れを方向づけ
る隔板１２を内部に配置するタンク１０かもなる。

流入線１３は流入液をタンク１０の上部の流れを方向づ
ける隔板１２の内側に供給し、固体のための出口１４は
タンク１０の下部に取付けられて固体を除去する。

タンク１０の上部には清澄化器溢流用のせき１６が設置
されこれは清澄化された水を排出するための流出線１γ
に連結する。

タンク１０の中に酸素溶解装置１８が設置され酸素供給
線２０を経て酸素供給源２２に連絡する。

酸素測定器２４がタンク１０中に懸垂され酸素分析器２
６及び記録制御器２８を経て酸素供給線２０中の流量制
御バルブ３０に連結する。

ポンプ３２は酸素溶解装置１８の上に設置され処理され
る液体を酸素溶解装置を通って矢印の方向に循環させる
。

例えばポンプ３２は廃水の発泡が問題でない時には軸流
ポンプ又は遠心ポンプ及び（又は）廃水からＣＯ２を脱
去させることが必要である時には循環のために空気揚水
ポンプが使用され得る。

この場合にはエアリフトからの若干量の酸素が混合液体
によって捕捉され全体の酸素ガス要求量を減少させる。

タンク１０は、分離帯４２によって分離された生物学的
反応帯３８及び清澄化帯４０を規定する。

流れを方向づげる隔板１２はタンク１０中にこれらの帯
を規定する際の補助になる。

複数の流れ分散化用の隔板３４が流れを方向づげる隔板
１２及びタンク１０の直立壁の間の分離帯４２中に設置
される。

隔板３４は複数の傾斜管員からなることが好適である。

それを通る複数の通路を有する平板員からなる流れ分散
器３６はタンク１０の直立壁及び酸素溶解装置１８の間
に延びてタンク１０の下部の酸素接触装置１８の出口上
に配置されることが好適である。

酸素測定器２４及び関連する酸素分析器２６、記録制御
器２８、流量制御バルブ３０及び酸素供給線２０からな
る酸素供給回路は正確な酸素含有率の制御が必要な他の
技術分野にそれ自体公知の種類のものである。

酸素供給回路は処理される廃水によってなされる要求を
みたすように廃水処理への酸素の供給を制御する。

酸素供給回路において酸素測定器２４は生物学的反応帯
３８中の溶解酸素の濃度を感知し、酸素測定器２４は例
えばポーラログラフ電池又はガルバノ電池型であり電解
質中に浸漬された二つの異る金属からなり半透膜によっ
て帯３８中の廃水から分離されている。

安定状態の条件下では溶解酸素濃度は電池中の二つの金
属の間に生ずる電流に比例する。

攪拌機が酸素測定器の一部分を形成し連続的に帯３８中
の液体を電池の膜を透過して送り込む。

攪拌機は好適にはソフトラバーかも作られ膜を拭ってそ
れに油脂がつかないように配置される。

溶解酸素濃度の尺度としての測定器２４かもの電流出力
は酸素分析器２６によって分析され標準制御器に対して
適当な標準信号範囲に増幅される。

記録制御？１７ｉ２８は記録計と結合された上記の制御
器からなり、記録制御器２８は連続的に溶解酸素を指示
Ｉ−記録する。

記録制御器２８中の制御器はあらかじめ決定された設定
値と入力信号とを比較し酸素供給線２０中の流量制御バ
ルブ３０に信号を送る。

溶解酸素が設定値より低いならばバルブ３０には開栓の
信号が送られその逆も又同様である。

設定点は前もって処理される廃水の生物学的酸素要求量
を決定する実験によって決定される。

酸素溶解装置１８は部分的円錐の形状をもつ管１８ｄに
よって取入れ管１８ｃから分離された入口管１８ｂを有
する流れ制限室１８ａからなる。

取入管１８ｃはその側壁中に入口開孔１８ｅを含む。

その下端において室１８ａは出ｒ］１８ｉに開孔を有す
る。

部品１８ｄは特殊な態様において異る直径を有する入口
管１８ｂ及び取入管１８ｃの間の連結部分として役立つ
。

流れを方向づける隔板１２は適当にはタンク１０の上部
において実質的にその中心に位置して酸素溶解装置１８
の上部を取りかこむようにされる。

このようにして隔板１２は生物学的反応帯３８及び清澄
化帯４０を規定する助けとなり、詳しくは帯３８の上部
は隔板１２の内壁及び装置１８の外面の間に規定され、
帯４０は隔板１２の外壁及びタンク１０の内壁の間に規
定される。

隔板１２は適当には上部の円筒形の管及び下部の部分的
円錐の形状のハウジングからなることが適当であるけれ
ども隔板１２は又その上部が正方形断面を有し及びその
下部が正方形断面ピラミッドを有する正方形断面をもつ
ものであってもよい。

操作に当り流入液は流入線１３を経てタンク１０中に導
入され酸素溶解装置１８及び生物学的反応帯３８を通っ
てポンプ３２によって循環される。

流入液は入口開孔１８ｅを介して装置１８に入り出口１
８ｆから出て帯３８を通過し孔Ｉ８ｅに帰る。

室１８ａ中の液体の速度は該液体が入口管１８ｂから出
口１８ｆに下方に動くにしたがって減少し液体は乱流に
付される。

酸素は酸素供給源２２から酸素供給線２０を経て酸素溶
解装置１８に導入され装置を通過する液体中に酸素は溶
解する。

酸素測定器２４は廃水中の溶解酸素を検知し分析器２６
に信号を送る。

分析器２６は次に記録器／制御器に信号を送りそれは源
２２かもの酸素線上の流量制御バルブ３０を調節する。

溶解酸素が記録器２８の設定点より低い場合には酸素流
量制御バルブ３０は開いて更に多くの酸素が溶けるよう
にする。

逆に溶解酸素が設定点より高い場合には流量バルブは閉
じられる。

記録計２８の設定点は必要に応じて変更され得る。

装置１８に供給された酸素は記録計／制御器２８からの
指令の下にバルブ３０で調整されて生物学的反応帯３８
内の微生物の生物学的酸素要求量をみたすために適当な
酸素が提供されることを確実にし、一方間時に泡の形状
における不溶解酸素として存在する過剰の酸素が生物学
的反応帯中に導入されることを防ぐ。

酸素溶解装置１８及び生物学的反応帯３８を通って液体
が迅速に循環するにしたがって清澄化された液体は清澄
化帯４０中を上方に徐々に上昇する。

生物学的反応帯中の液体は２〜３時間循環することが好
都合であり、酸素溶解装置１８内での液体の各循環にお
ける存在時間は僅かに約１５秒である。

第２図中に示された装置は酸素溶解装置が容器の外側に
位置する点で第１図の装置と異る。

第２図を更に参照すれば図中に示された装置はタンク５
０の下部に流入液を供給するための流入液供給線５２及
び固体を除去するためのタンク５０の下部中の固体出口
５４を含むタンク５０からなる。

タンク５０は流出線５７に連絡する清澄化器溢流出用の
せき５６を含む。

酸素溶解装置５８はタンク５０中に導入される流入液を
酸素添加するために流入線５２中に位置する。

酸素溶解装置５８は酸素供給源６２への酸素供給線６０
によって連結される。

流入線５２は入口５３でタンク５０中に入る。

人口５３は適当には流入液が入口５３からタンク５０の
内部に流れるためのタンク５０への出口通路の複数を有
する管からなる。

例えば入口５３はタンクの横断面と同じ形を有する無限
管の枠であり得る。

例えばタンク５０が円形の横断面を有する場合には人口
５３は円形の管からなり、又タンク５０が方形の横断面
を有する場合には入口は管状の方形枠からなっていても
よい。

出口６４は入口５３から離れて位置し好適にはタンク５
０内へ液体が入るためにその中に複数の孔又は通路を有
する類似の配置を有する。

出口６４はポンプ６８を経て酸素溶解装置５８に連絡す
る再循環線６６に連絡する。

酸素測定器７０はタンク５０内に懸垂され酸素分析器７
２及び記録計／制御器７４を経て酸素供給線６０内の流
量調節バルブ７６に連結する。

タンク５０内で上部の清澄化帯８２及び下部の生物学的
反応帯８４が分離帯８６によって分離されるように規定
される。

本装置は酸素測定器１０及び出口６４が生物学的反応帯
８４内に位置するように建設される。

第１図の態様におけるように分離が強化されるように分
離帯８６中に複数の流れ分散用の隔板７８を使用するこ
とが便利である。

このような隔板７８は複数の傾斜隔板からなることが便
利である。

一つの態様において管はタンクの底面に対して６０°の
角度で傾斜されモジュール（ｍｏｄｕｌｅ ）を形成す
る隣接管の束からなり容管は一般に方形の好適には正方
形の横断面を有しその横断面積は約２５．８ｃ４（４平
方インチ）であり、好適にはそれらの管は合成プラスチ
ック例えばＰＶＣ又はＡＢＳから作られる。

このようなモジュールは市販されており平行に束ねられ
ると共に締付は具によって堅固に支持される。

同様に生物学的反応帯８４の下部において人口５３の上
に垂直に位置する流れ分散器８０を使用することが便利
である。

一つの態様においては流れ分散器（３６又は８０）は１
．９０５ＣｒｒＬ（０，７５インチ）の厚さを有する合
板から作られその総面積の約３０％が通路と連絡する円
形の孔によって占められその孔は５．０８及び７．６２
ｃＩｒＬ（２及び３インチ）の直径を有する。

第２図に示された装置の操作は実質的には第１図の装置
について記載された操作と同じである。

成る場合には系中に二酸化炭素を脱去 （Ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ ）させる手段を添加することが
適当である。

しかし廃水中に溶解された二酸化炭素は中等度の量で存
在する場合には生物学的処理の実施に影響せず、数種の
工業廃水とは反対に家庭の廃水を処理するために二酸化
炭素を脱去させることは必要でない。

しかし水中の二酸化炭素の存在は酸素の溶解の速度及び
能率を減少させ得る。

この能率を改善することが必要な時には二酸化炭素は単
−脱気装置によって除去され得る。

一つの適当な装置は廃水を空気と接触させると平衡条件
にもとづき二酸化炭素を水から空気に移行させるように
することによって機能を果す。

このように水と空気とを接触させるいくつかの公知の型
の装置例えば表面空気混和器（５ｕｒｆａｃｅ ａｅ
ｒａｔｏｒ ）、もぐりタービン（Ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ
ｔｕｒｂｉｎｅ ）又は空気噴霧器を使用し得る。

二酸化炭素脱去器として空気噴霧器を操作することは第
３図に図示されている。

第３図を更に参照すれば湿潤外９２及び垂直カラム９４
かもなる空気噴出器９０が図示され線９３は湿潤外９２
に連結し線９６及び９８はカラム９４に連結し、圧縮空
気送給線１００はカラム９４を圧縮空気源（図示されて
いない）に連結する。

空気噴出器９０は第１又は第２図に示された系中に配置
されていて、処理される循環廃水の一部分は線９３を通
って湿潤外９２に流れカラム９４を通って上方に移動し
線９６を経て系中の循環廃水に戻される。

圧縮空気は線１００を経てカラム９４中の廃水に導入さ
れ水から二酸化炭素を除き排出線９８を経て出る。

第４図を参照すればここには第２図の装置に類似の処理
装置が示されており、したがって酸素溶解装置はタンク
の外側に位置する。

第４図においては処理装置は一タンク２１０、タンク２
１０の外側に位置する酸素溶解装置２１８及び制御され
た酸素供給系２１１かもなる。

タンク２１０は流入線２１３、流出線２１７及び固体出
口２１４を含む。

溢流用のせき２１６はタンク２１０の上部に位置し清澄
化された水を取出すための流出線２１７に連絡し、回転
スラッジレーキ（Ｓ Ｊｕｄｇｅ ｒａｋｅ ）２１
５はタンク２１０のド部に配置される。

タンク２１０は下部の生物学的反応帯２３８及び上部の
清澄化帯２４０を提供する。

第４及び第５図によって示される酸素溶解装置２１８は
流入線２１３内に位置する。

装置２１８は一般に管３００の壁の間に管３００の上端
３０４から下端３０６に向って延びる仕切壁又は隔板３
０２を有する円筒管３００からなり、間隙３０８が壁３
０２及び末端３０６の間に設けられ仕切壁３０２は管３
００を上方流部分３１０及び下方流部分３１２に分割す
る。

再循環推進機３１４は上方流部分３１０の上端近くに配
置される。

再循環線３１６内にポンプ３１８が配置され、この再循
環線３１６はタンク２１０内の生物学的反応帯２３８と
管３００の上方流の流入線２１３とを連絡する。

固体出口２１４が線３１６に設げられていてここから過
剰の汚泥が除去される。

酸素溶解装置２１８は酸素供給線２６０によって酸素供
給源２６２に連結される。

酸素測定器２γ０はタンク２１０中の生物学的反応帯２
３８内に懸垂され酸素分析器２７２及び記録計／制御器
２γ４を経て酸素供給線２６０内の流量調節バルブ２７
６に連結される。

第５図において更に明示されているように酸素供給線２
６０はその中に孔の列を有する注入器リング２６３かも
なる酸素注入器２６１中の上方流部分３１０に入る。

第４及び第５図中に示された装置の操作は実質的に第１
及び第２図を参照して記載されたものと同じである。

流入液は流入線２１３及び酸素溶解装置２１８を経てタ
ンク２１０中に導入されポンプ３１８によって生物学的
反応帯２３８及び装置２１８を通って再循環される。

既述の通り清澄化液は新しい廃水が流入液として流入線
２１３を経てタンク２１０中に導入される速度と同じ速
度で流出線２１７から溢出する。

けれども再循環流の速度は廃水流入速度の数倍に達する
。

即ち再循環流は流入線２１３から入る流入水から構成さ
れていて再循環線３１６へ入り、更に酸素溶解装置２１
８へ入る。

再循環流は常に再循環していて清澄化液がタンク２１０
から溢出する速度に全く影響しない。

換言すると再循環用ポンプ３１８によって与えられた流
速は流入線２１３に入る流入液及び流出線２１７から出
る清澄化液速度と無関係である。

従って再循環流の流速は流入水速度の数倍であり得る。

酸素は装置２１８の上方流部分３１０に導入され下方流
部分３１２に送られここから生物学的反応帯２３８に送
られる液体中に入る。

酸素含有率は第１図について記載されたことと同じよう
にして監視及び制御される。

生物学的反応帯２３８及び装置２１８を通って液体が迅
速に循環すると清澄化液は清澄化帯２４０内を上方に徐
々に上昇する。

帯２３８及び２４０は分離帯及び流れ分散用隔板〔例え
ば第１図（４２及び３４）に記載されたもの〕によって
任意に分離される。

生物学的反応帯内で二酸化炭素は発生する筈である。

これは線３１６を通って容器２１０から取り出される。

この二酸化炭素は除去されるべきである。

これは線３１６の水平部分中に空気噴出器を放置するこ
とによって遂行され得る。

この方法で生物学的反応帯内に発生した二酸化炭素は連
続的に除去される。

流入線２１３内に流れ分散手段が具えられ、これによっ
てタンク２１０の全断面を横切る流れを分散させるよう
にし、かようにして清澄化帯を分裂させ又は崩壊させる
恐れある局部的な高流速の流入条件を回避する。

例１ 第２図に示された方式に従って研究室内にパイロットプ
ラントを組立て、酸素溶解装置をタンクの外側に設けた
。

処理された廃水は合成品でありグルコース及び添加栄養
剤の使用ドに作られた。

廃水 流れ １−８１６８１／日（４８００Ｇ、Ｐ、
Ｄ、（ガロ７７日） （ｇａｌ Ｉｏｎｓ ／ ｄａｙ ） ）品質 総生物学的酸素要求量 ２６４ｍ９／１（ＢＯＤ
） 総化学的酸素要求量（ＣＯＤ） ３９６ｍ９／、／ｌ
？方法の条件 生物学的反応帯 混合液体懸濁固体 ２ ｅｐ ｏ ｏ ｏｍｇ／
７３（ＭＬＳＳ） 温度 溶解酸素（Ｄ、０．） 滞留時間 清澄化帯 流出速度 ４ｔｚ２．ｓｓｙ／日／ ｉ（３８３ グ／日／平方フィート） （Ｉｓ１６ｓｚ／ａに相当） 流出液晶質 懸濁固体 総ＢＯＤ 総Ｃ０Ｄ １９°Ｃ ５ｍ９／ｌ 】、５時間 ８５ ｍｇ／ ｌ： ９５■／１ ２００ｍ９／７３ 本例においては流れ液の品質はそれほど良くなかったが
、本発明の二帯法は実用的であることが見出された。

汚泥の消費は生物学的反応器内の混合液体のレベルによ
って決定された。

本例においてはＭＬＳＳは２６０００■／ｌであった。

本方法における混合液体は又消費された汚泥であった。

例２ 以下の記載は本発明の二帯法によって都市廃水を生物学
的に処理して得られた代表的な実施データを示す。

酸素接触装置をタンク内に有するが流れ分散器３６を有
せず又流れ分散用隔板３４をも有しない第１図中に示さ
れた装置を使用した。

廃水 流れ 最少 １８９２５０１／日（５００００ Ｇ、Ｐ、Ｄ、） 最大 ４１６３５０１／日（Ｉ Ｇ、Ｐ、Ｄ、） ｉｏｏｏ。

平均 ２８３８７５１／日（７５０００ Ｇ、Ｐ、Ｄ、） 品質 懸濁固体 総ＢＯＤ 可溶性ＢＯＤ 総ＣＯＤ 可溶性ＣＯＤ 方法の条件 生物学的反応帯 Ｍ、 Ｌ、 Ｓ、 Ｓ。

温度 溶解酸素 滞留時間 清澄器 溢流速度 ４０８４８．６１／Ｂ／ｍ”（１ｏ ｏ 。

ガロフッ日／平方フィート） ７０ｍ９／１ １２５■／１ ６０労／１ ２５０ｍ９／１ １７５ｍ９／１ ２５００■／１− １６℃ ３ｍ９／１ ３−４時間 汚泥（固 ２．１３３６ｍ／時（７フイート７侍）体）
沈積 速度 流出液晶質 懸濁同体 総ＢＯＤ 可溶性ＢＯＤ 総ＣＯＤ 可溶性Ｃ０Ｄ ２０ ｒＩ１９／ ｔ ２５ ｍ９７１ ５ｍ９／１ ８０■／１ ５５■／１

【図面の簡単な説明】

添付の図面は本発明の好適な態様を図示するものである
。 第１図は酸素溶解装置が容器中に設置されている本発明
を実施するための装置を示す図面である。 第２図は酸素溶解装置が容器の外側に設置されている本
発明の異る態様の装置を示す間断である。 第３図は第１及び第２図中に示された系に添加され得る
二酸化炭素脱気装置を示す図面である。 第４図は酸素溶解装置が容器の外側に設置されている他
の態様の装置を示す図面である。 第５図は第１図中に使用された酸素溶解装置を詳細に示
す図面である。 １０・・・・・・−タンク、１２・・・・・・隔板、１
３・・・・・・流入線、１４・・・・・・出口、１６・
・・・・・、せき、１７・・・・・・流出線、１８・・
・・・・酸素溶解装置、１８ａ・・・・・・流れ制限室
、１８ｂ・・・・・・人口管、１８Ｃ・・・・・・取入
れ管、１８ｄ・・・・・・連結部分、１８ｅ・・・・・
・人口開孔、１８ｆ・・・・・・出口、２０・・・・・
・酸素供給線、２２・・・・・・酸素供給源、２４・・
・・・・酸素測定器、２６・・・・・・酸素分析器、２
８・・・・・・記録計／制御器、３０・・・・・・流量
制御バルブ、３２・・・・・・ポンプ、３４・・・・・
・隔板、３６・・・・・・流れ分散器、３８・・・・・
・生物学的反応帯、４０・・・・・・清澄化帯、４２・
・・・・・分離帯、５０・・・・・・タンク、５２・・
・・・・流入液供給線、５３・・・・・・入口、５４・
・・・・・固体出口、５６・・・・・・せき、５７・・
・・・・流出線、５８・・・・・・酸素溶解装置、６０
・・・・・・酸素供給線、６２・・・・・・酸素供給源
、６４・・・・・・出口、６６・・・・・・再循環線、
６８・・・・・・ポンプ、７０・・・・・・酸素測定器
、７２・・・・・・酸素分析器、７４・・・・・・記録
計制御器、７６・・・・・・流量調節バルブ、７８・・
・・・・隔板、８０・・・・・・流れ分散器、８２・・
・・・・清澄化帯、８４・・・・・・生物学的反応帯、
８６・・・・・・分離帯、９０・・・・・・空気噴出器
、９２・・・・・・湿潤弁、９３・・・・・・連結線、
９４・・・・・・カラム、９６・・・・・・連結線、９
８・・・・・・排出線、１００・・・・・・圧縮空気送
給線、２１０・・・・・・タンク、２１１・・・・・・
酸素保給系、２１３・・・・・・流入線、２１４・・・
・・・固体出口、２１５・・・・・・回転スラッジレー
キ、２１６・・・・・・せき、２１７・・・・・・流出
線、２１８・・・・・・酸素溶解装置、２３８・・・・
・・生物学的反応帯、２４０・・・・・・清澄化帯、２
６０・・・・・−酸素供給線、２６１・・・・・・酸素
注入器、２６２・・・・・・酸素供給源、２６３・・・
・・・注入器リング、２７０・・・・・・酸素測定器、
２７２・・・・・・酸素分析器、２７４・・・・・・記
録口／制御器、２７６・・・・・・酸素流量調節バルブ
、３００・・・・・・管、３１０・・・・・・上方流部
分、３１２・・・・・・下方流部分、３１４・・・・・
・再循環推進機、３１６・・・・・・再循環線、３１８
・・・・・・ポンプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 生物学的分解可能な廃物を含有する廃水を処理して
   清澄化流出液と廃棄汚泥とを提供するためめに、廃物分
   解用微生物を有していて大気下に開放されている単一の
   処理容器を経由して廃水を連続的に通過させ、この容器
   に対し酸素を添加して微生物を維持し、この容器から清
   澄化流出液を連続的に溢流させると共にこの容器から過
   剰の汚泥とカスとを除去する廃水の処理方法において、
   （ａ） 微生物含有混合液体を有する生物学的反応帯
   であって廃物を分解する生物学的反応を遂行する該生物
   学的反応帯をこの容器の下方部に形成させ、 （ｂ） 清澄化液を上昇させ溢流させる清澄化帯をこ
   の容器の上方部に形成させ、 （ｅ） そして連続的に、 反応帯から混合液体の循環流を取出してこの循環流を反
   応帯の外部に位置する酸素溶解装置へみちびき、これに
   対して流入廃水を添加し、この流れの中へ酸素を溶解さ
   せ、この酸素を補充された循環流をパ取出口から離隔さ
   れている反応帯下方部“の中へ注入し、 容器の深さと表面積とに関連する範囲内で変化する速度
   において廃水を循環流の中へみちびき、廃水の生物学的
   分解と生物学的フロックの形成及び沈積とに有効な反応
   帯内滞留時間を提供し、酸素添加混合液体中の飽和酸素
   濃度以下の制御範囲内の酸素濃度が提供される速度で循
   環流に対して酸素を添加し、かようにして微生物の酸素
   要求量に合致するようにし、該酸素が液体中に溶解する
   ように成る時間だけ成る圧力の下に該酸素と液体とに循
   環流中での接触を保たせ、再循環流の流速を廃水流入速
   度の数倍となるように実質上定常に制御し、それによっ
   て：（ｄ） 再循環流に加えられる酸素を溶解させ、
   （ｅ） 反応帯の上方部の溶液中での酸素の不溶化を
   １狙止し得るに有効であるように反応帯へ入る再循環流
   の量を制御して該溶液を希釈（−１反応帯へ入る再循環
   流を反応帯の下方部の実質的帯域へ到達させるように分
   布させ、それによって： （ｆ） 流入個所付近から流出個所付近にわたり反応
   帯内の流れを広くひろげるようにし、かようにして固体
   類を有効に分散させる制御された攪拌を達成すると共に
   生物学的に分解され得る廃物への微生物の良好な接近を
   達威し、 （ｇ） そして該容器の中間部位において固体類の沈
   降速度よりも小さい混合液の上昇速度を達成し、かよう
   にして容器内に反応帯と清澄化帯とを個別に維持させ、 廃水の流速変化と濃度変化とにもとづく反応帯内溶解酸
   素濃度変化の測定のために該溶解酸素濃度を連続的に検
   査し、 清澄化帯内でガス起泡させるに至る泡沸を実質上回避し
   得る制御された酸素濃度範囲内に該酸素濃度を維持する
   ために反応帯内酸素濃度変化に対応するように再循環流
   に対する酸素添加速度を周期的に調節し、 流入廃水速度と同じ速度を保つように清澄化帯から流出
   水を連続的に流出させ、 反応帯から過剰汚泥を、混合液体から二酸化炭素を連続
   的に排出させることを特徴とする前記の方法。 ２ 上方に流れる清澄化された液体が該容器に連続的に
   加えられる該廃液の流速と実質的に等しい流速を有し且
   つ該循環が上方に流れる清澄化された液体の流速の１０
   〜１００倍の流速を有する特許請求の範囲第１項に記載
   の方法。 ３ 酸素を添加された混合液体が該容器の内部に位置す
   る酸素溶解装置内で生成される特許請求の範囲第１項に
   記載の方法。 ４ 酸素を添加された混合液体が容器の外部に位置する
   酸素溶解装置内で生成される特許請求の範囲第１項に記
   載の方法。 ５ 酸素を添加された混合液体が゛生物学的反応帯及び
   清澄化帯から分離された酸素溶解帯“中で生成され且つ
   溶解帯内で供給された酸素が溶解酸素の成る濃度を保持
   したまま反応体内の混合液体へ再循環される特許請求の
   範囲第１項に記載の方法。 ６ 廃水を生物学的に処理するための装置において、単
   一の容器内で該容器に廃水を連続的に加えることにより
   その中に混合液体の内容物を形成するための導入手段、
   該装置内の混合液体に酸素を注入するための注入手段を
   具えた酸素溶解装置であって該装置内に収容されている
   混合液体の中へ酸素を溶解させるために適用される該酸
   素溶解装置、該酸素溶解装置を通って該混合液体の少く
   とも一部分を送ってその中に酸素を溶解させ且つ酸素添
   加された混合液体を該容器内で規定されている生物学的
   反応帯の中へ排出するための循環手段であって該生物学
   的反応帯及び該酸素溶解装置を通り該生物学的反応帯内
   で生物学的反応を完了するために有効な時間及び混合液
   体中に固体を懸濁させるために有効な流速において酸素
   添加混合液体を連続的に循環させるために役立つと共に
   混合液体中で上方に流れる清澄化液体の流速より可成り
   大ぎい流速を該混合液体に与え且つ該上方に流れる清澄
   化液体の流速を懸濁固体の沈降速度が液体の上方に向く
   流れの速度より犬ぎくなるようにして該液体の清澄化を
   行わせるために役立つ該循環手段、分離された清澄化液
   体を容器の上部から取出すための手段、及び該酸素溶解
   装置への酸素の供給を制御して生物学的酸素要求量をみ
   たし且つ生物学的反応帯内での不溶の酸素の生成を避け
   るための手段を具備したことを特徴とする装置。 ７ 酸素溶解装置への酸素の供給を制御するための手段
   が生物学的反応帯内に配置されていて酸素添加混合液体
   内の溶解酸素を測定するために有効な酸素測定容器から
   なり、該測定器が酸素分析器及び酸素測定器からの信号
   に応じて酸素溶解装置への酸素の流れを制御するための
   制御手段に適宜に連結されている特許請求の範囲第６項
   に記載の装置。 ８ 酸素溶解装置が該容器の内部に位置する特許請求の
   範囲第１項に記載の装置。 ９ 酸素溶解装置が容器の外部に位置する特許請求の範
   囲第７項に記載の装置。