特開 2023-168718 汚水処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023168718

(43)【公開日】2023-11-29

(54)【発明の名称】汚水処理装置

(51)【国際特許分類】

   C02F 3/28 20230101AFI20231121BHJP

   C02F 3/10 20230101ALN20231121BHJP

【ＦＩ】

C02F3/28 B

C02F3/10 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022079990

(22)【出願日】2022-05-16

(71)【出願人】

【識別番号】591045116

【氏名又は名称】株式会社アールエコ

(74)【代理人】

【識別番号】100129540

【弁理士】

【氏名又は名称】谷田 龍一

(74)【代理人】

【識別番号】100137648

【弁理士】

【氏名又は名称】吉武 賢一

(72)【発明者】

【氏名】岸脇 孝

【テーマコード（参考）】

4D003

4D040

【Ｆターム（参考）】

4D003DA22

4D003FA10

4D040AA04

4D040AA34

4D040AA42

(57)【要約】

【課題】 送風機が不要で、無動力で逆洗を行うことができる汚水処理装置を提供する。
【解決手段】 汚水処理装置１は、上流側嫌気処理槽２と、下流側嫌気処理槽３と、嫌気性微生物により汚水内で発生した有機ガスを収集するためのガス捕集部４と、下流側嫌気処理槽３内の嫌気処理担体Ｃ１を逆洗する逆洗装置５とを備え、逆洗装置５は、ガス捕集部４に接続されたガス供給管６と、下流側嫌気処理槽３内の水没位置に配設されてガス供給管４から送られる有機ガスを貯留するガス溜室７と、ガス溜室７内に挿通されてガス溜室７内の有機ガスが所定量貯留された時に貯留された有機ガスを上流側嫌気処理槽２側に排出する排出管８と、を備え、排出管８からガス溜室７内の有機ガスが排出されることにより、ガス溜室７外の水がガス溜室７内に流入し、下流側嫌気処理槽３の水位を瞬時に低下させて下流側嫌気処理槽３内に収容される嫌気処理担体Ｃ１を逆洗するように構成される。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

上流側嫌気処理槽と、
前記上流側嫌気処理槽の下流側に配設された下流側嫌気処理槽と、
前記上流側嫌気処理槽内の所定水深位置に配置され、嫌気性微生物により汚水内で発生した有機ガスを収集するためのガス捕集部と、
前記ガス捕集部に接続されたガス供給管と、前記下流側嫌気処理槽内の水没位置に配設されて前記ガス供給管から送られる有機ガスを貯留するガス溜室と、前記ガス溜室内に挿通されて前記ガス溜室内の有機ガスが所定量貯留された時に貯留された有機ガスを前記上流側嫌気処理槽側に排出する排出管と、を備え、前記排出管から前記ガス溜室内に貯留された有機ガスが排出されることにより、前記ガス溜室外の水が前記ガス溜室内に流入し、前記下流側嫌気処理槽の水位を瞬時に低下させて前記下流側嫌気処理槽内に収容される嫌気処理担体を逆洗するように構成された逆洗装置と、
を備える汚水処理装置。

【請求項2】

前記排出管は、前記ガス溜室内の上部空間に開口を有する略Ｕ字状である、請求項１に記載の汚水処理装置。

【請求項3】

前記ガス捕集部は、前記ガス供給管に接続された逆漏斗状部を有し、前記逆漏斗状部の下端縁が、水面以下であって前記上流側嫌気処理槽の底部より５０ｃｍ以上の高さ位置で水没するように配設される、請求項１に記載の汚水処理装置。

【請求項4】

前記排出管の内部流路下端位置は、前記ガス捕集部の下端位置の水深より浅い水深に配置される、請求項１に記載の汚水処理装置。

【請求項5】

前記ガス捕集部は、前記ガス供給管に接続された逆漏斗状部を有し、前記逆漏斗状部の上部が、水面より上方に配置される、請求項１に記載の汚水処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、汚水を嫌気処理のみによって処理する汚水処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、汚水処理装置は、一般に、前段部（上流側）において比較的大型の担体が充填されて嫌気的処理が行われ、後段部（下流側）では小粒形の濾過担体が充填され、外部に設置された送風機から空気が供給される好気的処理が行われる。

【0003】

また、この種の汚水処理装置では、好気的処理槽において、送風機から供給される空気を用いてろ過担体が収容されている濾過槽の水位を瞬時に低下させることにより逆流洗浄（逆洗とも言う。）を行う逆洗装置が広く知られている（特許文献１～４等）。

【0004】

斯かる逆洗装置は、送風機に接続された空気供給管と、処理槽内に水没されて空気供給管から送られる空気を貯留する空気溜室と、空気溜室内に挿通されて空気溜室内の空気が所定量貯留された際に貯留された空気を処理槽外へ排出する排出管と、を備え、排出管から空気溜室内の貯留空気が排出されることにより、前記処理槽内の水が前記空気溜室内に流入し、処理槽の水位を瞬時に低下させ、処理槽内の濾過担体を逆洗するように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平８－１３２０８２号公報

【特許文献2】特開２０１０－１８４２１０号公報

【特許文献3】特開２０１０－２０７６６２号公報

【特許文献4】特開２０２１－１０８７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

日本国内に設置されて可動している汚水処理装置（浄化槽）は、約７５０万基（２０１９年）とされている。各浄化槽に付設された送風機は、２４時間稼働し、その平均動力を５０Ｗ（０．０５ｋＷ）と仮定しても、約４０万ｋＷの電力となり、原子力発電所の１基分程度の電力が浄化槽のみによって消費されていることになる。

【0007】

そこで、本発明は、送風機が不要で、無動力で逆洗を行うことができる汚水処理装置を提供することを主たる目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するため、本発明の一実施形態に係る汚水処理装置は、上流側嫌気処理槽と、前記上流側嫌気処理槽の下流側に配設された下流側嫌気処理槽と、前記上流側嫌気処理槽内の所定水深位置に配置され、嫌気性微生物により汚水内で発生した有機ガスを収集するためのガス捕集部と、前記下流側嫌気処理槽内に収容される嫌気処理担体を逆洗する逆洗装置とを備え、前記逆洗装置は、前記ガス捕集部に接続されたガス供給管と、前記下流側嫌気処理槽内の水没位置に配設されて前記ガス供給管から送られる有機ガスを貯留するガス溜室と、前記ガス溜室内に挿通されて前記ガス溜室内の有機ガスが所定量貯留された時に貯留された有機ガスを前記上流側嫌気処理槽側に排出する排出管と、を備え、前記排出管から前記ガス溜室内の貯留ガスが排出されることにより、前記ガス溜室外の水が前記ガス溜室内に流入し、前記下流側嫌気処理槽の水位を瞬時に低下させて前記下流側嫌気処理槽内に収容される嫌気処理担体を逆洗するように構成されている。

【0009】

一実施態様において、前記排出管は、前記ガス溜室内の上部空間に開口を有する略Ｕ字状である。

【0010】

前記ガス捕集部は、前記ガス供給管に接続された逆漏斗状部を有し、前記逆漏斗状部の下端縁が、水面以下であって前記上流側嫌気処理槽の底部より５０ｃｍ以上の高さ位置に配設され得る。

【0011】

前記排出管の内部流路下端位置は、前記ガス捕集部の下端位置の水深より浅い水深に配置され得る。

【0012】

前記ガス捕集部は、前記ガス供給管に接続された逆漏斗状部を有し、前記逆漏斗状部の上部が、水面より上方に配置され得る。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、嫌気処理槽で発生する有機ガスにより逆洗装置を作動させることにより、無動力で逆洗が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明に係る汚水処理装置の第１実施形態を示す断面図である。

【図2】図１の部分拡大図である。

【図3】図２の作動状態を示す部分拡大図である。

【図4】図３に続く作動状態を示す部分拡大図である。

【図5】図４に続く作動状態を示す部分拡大図である。

【図6】本発明に係る汚水処理装置の第２実施形態を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明に係る汚水処理装置の実施形態について、以下に図１～図６を参照して説明する。なお、全図及び全実施形態を通じて同一又は類似の構成部分に同符号を付した。

【0016】

本発明の第１実施形態に係る汚水処理装置１は、上流側嫌気処理槽２と、上流側嫌気処理槽２の下流側に配設された下流側嫌気処理槽３と、上流側嫌気処理槽２内の所定水深位置に配置され、嫌気性微生物により汚水内で発生した有機ガスＧを収集するためのガス捕集部４と、下流側嫌気処理槽３内に収容される嫌気処理担体Ｃ１を逆洗する逆洗装置５と、を備える。

【0017】

逆洗装置５は、ガス捕集部４に接続されたガス供給管６と、下流側嫌気処理槽３内の水没位置に配設されてガス供給管６から送られる有機ガスを貯留するガス溜室７と、ガス溜室７内に挿通されてガス溜室７内の有機ガスＧが所定量貯留された時に貯留された有機ガスＧを上流側嫌気処理槽２側に排出する排出管８と、を備え、ガス溜室７内に貯留された有機ガスＧが排出管８から排出されることにより、ガス溜室７外の水がガス溜室７内に流入し、下流側嫌気処理槽３の水位を瞬時に低下させて下流側嫌気処理槽３内に収容される嫌気処理担体Ｃ１を逆洗するように構成されている。

【0018】

上流側嫌気処理槽２は、図示例では、上流側の第１室２ａと、越流壁９を介して仕切られた下流側の第２室の２室に分かれている。第１室２ａには、汚水流入口１０が設けられている。上流側嫌気処理槽２には、第１室２ａ及び第２室２ｂの其々に、嫌気処理担体Ｃ２、Ｃ３が充填されている。汚水流入口１０から第１室２ａに汚水Ｗが供給され、第１室２ａに供給された汚水Ｗは、嫌気処理担体Ｃ２を通過した後、第１室２ａの底から、越流壁９と流路壁９ａとの間の流路９ｂを通り、越流壁９を超えて、第２室２ｂに流れ込む。第１室２ａ及び第２室２ｂの其々に充填された嫌気処理担体Ｃ２、Ｃ３は、ネット（図示せず。）等によって上下から挟まれて、バラけないように保持されている。

【0019】

嫌気処理担体Ｃ１～Ｃ３は、嫌気性微生物を増やし、付着させる役目を果たすもので、従来公知の担体を用いることができ、例えば、円空円筒状、粒状、小片等の形状をしたもので、多孔質、セラミックス、ポリエチレン、ポリウレタン等の材質で形成されたものが用いられ得る。又、汚水の流入側に近い嫌気処理担体Ｃ２、Ｃ３は外径が大きく内部構造の空隙も大きく、汚泥による閉塞が起こりにくい構造であるのに対し、流出側に近いＣ１は、濾過性能を高く保持させる必要があるところから、比表面積が大きく小粒形であるため汚泥による閉塞が起こり易く、逆洗操作等による洗浄を必要とする。

【0020】

下流側嫌気処理槽３は、越流壁１１によって上流側嫌気処理槽２と仕切られている。図示例では、上流側嫌気処理槽２の第２室２ｂと下流側嫌気処理槽３との間に越流壁１１が設けられている。第２室２ｂの嫌気処理担体Ｃ３を通過した水は、第２室２ｂの底から、越流壁１１と流路壁１１ａの間の流路１１ｂを通り、越流壁１１を超えて、下流側嫌気処理槽３に流入する。下流側嫌気処理槽３は、下部開通部１２ａ有する隔壁１２を形成することができ、隔壁１２の下流側に嫌気処理担体Ｃ１を充填することができる。越流壁１１から越流した水は、越流壁１１と隔壁１２との間を下方に流れ、下部開通部１２ａを通って、嫌気処理担体Ｃ１を通過する。下流側嫌気処理槽３に充填されている嫌気処理担体Ｃ１は、上流側嫌気処理槽２に充填されている嫌気処理担体Ｃ２，Ｃ３より目の細かい担体が用いられる。下流側嫌気処理槽３の嫌気処理担体Ｃ１を通過した水は、放流口１３から放流される。

【0021】

ガス捕集部４は、嫌気処理担体Ｃ２、Ｃ３の上方に配置され、ガス供給管６に接続された逆漏斗状部４ａを有する。嫌気処理担体Ｃ２，Ｃ３の嫌気性微生物の代謝作用により汚水（有機性排水・廃棄物等）に含まれる有機物が有機ガス（メタンガス、アンモニアガス、硫化水素等）に分解され、汚水Ｗ内で発生する。汚水Ｗ内で発生した有機ガスＧが、ガス捕集部４の逆漏斗状部４ａによって捕集される。ガス捕集部４は、好ましくは、逆漏斗状部４ａの下端縁が、上流側嫌気処理槽２の底部からの距離５０ｃｍ以上から水面までの高さ位置に水没されるように配設され得る。例えば、ガス捕集部４により水深３０ｃｍで捕集した有機ガスＧは、最大ゲージ圧０．０３ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力を保持した状態で、ガス供給管６を通じてガス溜室７に移送され、ガス溜室７内に圧入される。ガス捕集部４は、好ましくは、逆漏斗状部４ａの上部が水面より上方に配置され、それにより、逆漏斗状部４ａで捕集される有機ガスＧとともに槽内の汚泥が捕集されてガス供給管６に汚泥が詰まることを防止する。

【0022】

ガス溜室７は、底７ａの開いた箱状に形成されており、その天板７ｂにガス供給管６が連通状に接続されている。ガス溜室７は、越流壁１１と隔壁１２との間に配置することができる。排出管８は、一端が略Ｕ字状とされ、ガス溜室７の上部空間に開口８ａを有する。排出管８の他端８ｂは、上流側嫌気処理槽２の上部、図示例では、第１室２ａの上部に配置されている。排出管８の下端は、ガス溜室７の下端より高い位置に配置される。

【0023】

ガス捕集部４で捕集された有機ガスＧが、ガス供給管６を通じてガス溜室７に圧入されることにより、ガス溜室７内の水位Ｌ１は低下していく（図３）。このとき、排出管８内にあった水も、排出管８のガス溜室７に接する側の液面が有機ガスＧに押されて、排出管８内を移動し、ガス溜室７に接していない側の液面Ｌ２が上昇する。ガス溜室７内からガス溜室７外へ押し出された水に相当する水量の水は、放流口１３から放流される。

【0024】

図４に示すように、ガス溜室７の水位Ｌ１が低下して、排出管８の下端部に達した瞬間に、ガス溜室７内の有機ガスＧは排出管８の略Ｕ字状の底部の部分を通って排出管８内の水柱Ｗ２内を上昇することができるようになり、排出管８内の水柱Ｗ２中に有機ガスＧが一気に入り込み、その結果、排出管８内の水柱Ｗ２の比重が小さくなって、ガス溜室７内の加圧状態の有機ガスＧは、いわゆるブレークダウンを起こし、排出管８内の水柱Ｗ２を一気に押し出して、上流側嫌気処理槽２上に排出されるとともに、ガス溜室７の開いた底７ａからガス溜室７に水が流入し、再びガス溜室７内の水位が上昇する。

【0025】

排出管８がブレークダウンを発生させるブレークポイントＢＰは、ガス捕集部４の下端位置４Ｌの水深Ｄ１より、浅い水深Ｄ２、即ち、鉛直方向上方位置にある。従って、排出管８の内部流路下端位置（ＢＰに相当する。）は、ガス捕集部４の下端位置４Ｌの水深Ｄ１より浅い水深Ｄ２に配置される。排出管８の内部流路下端位置（ＢＰに相当する。）が、ガス捕集部４の下端位置４Ｌの水深Ｄ１より深い位置にあると、有機ガスＧのガス圧が、ブレークポイントでのガス溜室７内の水の水深圧より低くなり、ブレークポイントまでガス溜室７内の水位Ｌ１を低下させることができず、ガス捕集部４で捕集した有機ガスＧがガス捕集部４の逆漏斗状部４ａの下部開口から溢れて漏れ出すからである。

【0026】

上記ブレークダウンにより、図５に示すように、ガス溜室７に水が一気に流入することにより、ガス溜室７内の水位Ｌ１が一気に上昇するとともに、下流側嫌気処理槽３の水位Ｌ４が急激に低下し、嫌気処理担体Ｃ１内に下降流が発生し、嫌気処理担体Ｃ１の逆洗が行われる。この動作は、一日当たりの有機ガス発生量が一般家庭５人家族用の浄化槽（汚水処理装置）の場合、捕集できる有機ガス量が約１００リットルと推定できるので、ガス溜室７の容量が５０リットルあれば、１日に２回の逆洗が行われ、処理性能を連続的に維持することが可能となる。

【0027】

上記のように、本発明の汚水処理装置は、嫌気処理により発生する有機ガスを逆洗浄装置の駆動源としているため、送風機が不要で、無動力で稼働することができる。

【0028】

図６は、本発明の第２実施形態に係る汚水処理装置を示している。第２実施形態の汚水処理装置１は、第１実施形態に越流壁１１に代えて、下部流通路１４ａを有する隔壁１４が形成されている点が上記第１実施形態と相違し、その他の構成は上記第１実施形態と同様である。第２実施形態では、逆洗時に第２室２ｂの水位と下流側嫌気処理槽３の水位とが同時に低下する。

【0029】

本発明は、上記実施形態に限定解釈されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。例えば、上記第１実施形態において上流側嫌気処理槽を第１室と第２室とに分けたが、１室にしてもよいし、３室以上にすることもできる。また、逆洗装置は、上記実施形態に限らず、ガスをガス溜室に貯留してブレークダウンによりガス溜室内のガスを周囲の水と置き換えることによる逆洗装置であればよく、上記先行技術文献に開示されている逆洗装置、ガス作動式の容積ポンプを備える逆洗装置、その他の公知の逆洗装置を採用することができる。

【符号の説明】

【0030】

１ 汚水処理装置
２ 上流側嫌気処理槽
３ 下流側嫌気処理槽
４ ガス捕集部
４ａ 逆漏斗状部
５ 逆洗装置
６ ガス供給管
７ ガス溜室
８ 排出管

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】