JP4274975B2 - Cleaning method for carrier separation screen, cleaning device therefor, and sewage treatment device - Google Patents
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Description
本発明は、有機性汚水を生物学的に処理する場合において、生物学的に処理するための微生物を固定化した担体を分離するためのスクリーンを洗浄する方法及びその洗浄装置並びに当該洗浄装置を有する汚水処理装置に関する。 The present invention relates to a method for cleaning a screen for separating a carrier on which microorganisms for biological treatment are immobilized, biological cleaning apparatus, a cleaning apparatus thereof, and the cleaning apparatus. The present invention relates to a sewage treatment apparatus.
反応槽内に生物学的に処理するための微生物を固定化した担体を有し、その反応槽内に有機性汚水を導入して生物学的に処理した後、生物処理済みの汚水は反応槽より排出し、微生物固定化担体(以下、単に担体ともいう)のみを格子状のスクリーンで分離する方法が行われている。 The reaction vessel has a carrier on which microorganisms for biological treatment are immobilized, and after biological treatment by introducing organic wastewater into the reaction vessel, the biologically treated wastewater is treated in the reaction vessel. A method of separating the microbial immobilization carrier (hereinafter, also simply referred to as a carrier) with a grid-like screen has been performed.
このスクリーンにおける担体の分離が一定時間以上継続して行われると、やがて、スクリーンに付着した物質によりスクリーンが目詰まりしてしまい、それにより反応槽からスクリーンを通過して排出される処理水の流れが阻害されるので、汚水及び担体がスクリーン以外のところから流出するおそれが生じるので、適切な手段でスクリーンを洗浄する必要がある。 If the separation of the carrier in the screen is continued for a certain time or longer, the screen will eventually become clogged with substances adhering to the screen, and thereby the flow of treated water discharged from the reaction tank through the screen. Since the sewage and the carrier may flow out of places other than the screen, it is necessary to clean the screen by an appropriate means.
そのスクリーンの洗浄方法として、スクリーンの上流側(反透過側)にスクリーン下部に近接するように散気管を水平に設置し、その散気管に直径10mm程度の孔を数十mm程度の間隔であけて、その散気管から放出される気泡の持つ浮力により上昇水流をスクリーンの近傍に生じさせ、その水流による剪断力と、気泡の気液界面が直接スクリーンの表面に付着している汚泥内の繊維状物質や担体などに接触することにより、この気液界面の流れに繊維状物質や担体などが随伴することによりスクリーンから繊維状物質や担体などが剥がれることを利用して担体を分離するスクリーンを洗浄する方法が採用されている。(例えば、特許文献1参照)。 As a method of cleaning the screen, a diffuser tube is horizontally installed on the upstream side (anti-transmission side) of the screen so as to be close to the lower part of the screen, and holes having a diameter of about 10 mm are opened in the diffuser tube at intervals of about several tens of mm. As a result, the buoyancy of the bubbles released from the air diffuser creates an ascending water flow in the vicinity of the screen, and the shear force of the water flow and the fibers in the sludge in which the gas-liquid interface of the bubbles is directly attached to the surface of the screen A screen that separates the carrier by utilizing the fact that the fibrous substance or carrier is accompanied by the flow of the gas-liquid interface by contacting the fibrous substance or carrier, and the fibrous substance or carrier is peeled off from the screen. A cleaning method is adopted. (For example, refer to Patent Document 1).
すなわち、特許文献1には、生物反応槽と、硝化細菌を担持した担体を収納し、担体の硝化細菌に酸素を供給するための散気装置が設けられ、被処理液の流入口と前記担体の流出を防止する被処理液の流出口とこれに連なる水路とを有する硝化槽ユニットとからなり、前記生物反応槽には前記硝化槽ユニットが単数あるいは複数配置され、前記散気装置により発生するエアーリフト効果により、生物反応槽内の被処理液を、硝化槽ユニット内に循環流通させて硝化処理する、汚水の硝化処理装置が記載されている。
That is,
なお、スクリーンに付着した繊維状物質や担体などをスクリーンから引き剥がす力としては、上昇水流による剪断力よりも、気泡がスクリーンに直接接触して引き剥がす力の方が大きいと考えられている。
しかしながら、単に、スクリーンの上流側(反透過側)にスクリーン下部に近接するように散気管を設置して散気させるだけでは、気泡の多くが上昇水流に乗って上流側から透過側に向けてスクリーンを通過し、散気管から放出された気泡が水面に浮上するまでの経路のほとんどはスクリーンの下流側となる。 However, simply by installing an air diffuser tube on the upstream side (anti-permeation side) of the screen so as to be close to the lower part of the screen, a large amount of bubbles ride on the rising water flow from the upstream side toward the transmission side. Most of the path through which the air bubbles passing through the screen and released from the air diffuser rise to the surface of the water is downstream of the screen.
従って、スクリーンの上流側に付着した物質を引き剥がす効果は小さい。そこで、気泡によってスクリーン表面に付着した繊維状物質や担体などの物質の引き剥がし効果を向上するために、できる限り多くの気泡を散気管から発生させるということが行われている。しかし、大量に気泡を発生させるためには散気管の動力が過大となり、設備のランニングコストが無視できないほど大きくなり、現実的な設備として成り立たなくなる。 Therefore, the effect of peeling off the substance adhering to the upstream side of the screen is small. Therefore, in order to improve the effect of peeling off substances such as fibrous substances and carriers adhering to the screen surface by bubbles, as many bubbles as possible are generated from the air diffuser. However, in order to generate a large amount of bubbles, the power of the diffuser tube becomes excessive, the running cost of the facility becomes so large that it cannot be ignored, and it cannot be realized as a realistic facility.
本発明は従来の技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、担体分離スクリーンを効率的に洗浄する方法及びその洗浄装置並びに当該洗浄装置を有する汚水処理装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to efficiently wash the carrier separation screen, the washing apparatus, and the sewage treatment apparatus having the washing apparatus. Is to provide.
本発明者は先行技術において気泡によるスクリーンの洗浄効果が小さいのは、散気管から放出された気泡が小さいため(浮力が小さいため)、その小気泡が容易にスクリーンを通過する水流に影響されて、水流と一緒に移動することが主たる原因であると考えたので、上記目的を達成するために本発明者は、次ぎに説明するような解析を行った。 The inventor of the present invention has a small effect of cleaning the screen by the bubbles in the prior art because the bubbles released from the air diffuser are small (because the buoyancy is small), and the small bubbles are easily influenced by the water flow passing through the screen. In order to achieve the above object, the present inventor conducted an analysis as described below, because it was thought that the main cause was movement along with the water flow.
図1に示すように、鉛直方向にスクリーン1を配置した場合において、水流はスクリーン1に対して垂直方向に一様に流れ、気泡2は球形であるとする。なお、気泡の実際の形状は、公知の形状表現で特定することができないほど、様々な形状である。気泡2の水平方向の運動方程式は次式1で表され、気泡2の鉛直方向の運動方程式は次式2で表される。
dU/dt=−((3CDρl)/16Dρg)|U|U 式1
dV/dt=((ρl−ρg)/ρg)g−((3CDρl)/16Dρg)|V|V 式2
ここで、Uは水平方向の流速、Vは鉛直方向の流速、Dは気泡径、CDは流体の抵抗係数、ρlは流体の密度、ρgは気泡の密度、gは重力の加速度、tは時間である。
As shown in FIG. 1, when the
dU / dt = − ((3C D ρ l ) / 16Dρ g ) | U |
dV / dt = ((ρ l −ρ g ) / ρ g ) g − ((3C D ρ l ) / 16Dρ g ) | V |
Where U is the horizontal flow velocity, V is the vertical flow velocity, D is the bubble diameter, C D is the fluid resistance coefficient, ρ l is the fluid density, ρ g is the bubble density, g is the acceleration of gravity, t is time.
図1において、気泡によるスクリーンに付着した物質の剥ぎ取り力を増すためには、スクリーン1の表面に沿った流れである鉛直方向の流速Vが大きいことが好ましいと思われる。すなわち、水平方向の流速Uが初期状態のままで大きく変化せず、鉛直方向の流速Vが加速して大きくなるためには、式1および式2より、流体の抵抗係数CD が小さい方が 有利であることが分かる。
In FIG. 1, it seems that it is preferable that the vertical flow velocity V, which is a flow along the surface of the
流れの中の球体の抵抗係数は実験的に調べられて分かっており、図2に示すとおりである。図2の点線部はストークスの抵抗法則を示す。図2に示すように、抵抗係数はレイノルズ数と相関関係があり、水平方向(x)と鉛直方向(y)の運動毎に分けて、レイノルズ数Re と流速との関係を示すと、次式(3)のように表される。 The resistance coefficient of the sphere in the flow has been found experimentally and is shown in FIG. The dotted line in FIG. 2 shows Stokes' law of resistance. As shown in FIG. 2, the resistance coefficient has a correlation with the Reynolds number. When the relationship between the Reynolds number Re and the flow velocity is shown for each movement in the horizontal direction (x) and the vertical direction (y), It is expressed as equation (3).
Rex=ρlUD/μ、Rey=ρlVD/μ (3)
なお、μは流体の粘性係数である。
R e x = ρ l UD / μ, R e y = ρ l VD / μ (3)
Note that μ is the viscosity coefficient of the fluid.
図2より、抵抗係数を小さくするためにはレイノルズ数を大きくすればよく、式(3)よりレイノルズ数を大きくするためには、気泡径Dを大きくすればよいことが分かる。 From FIG. 2, it can be seen that the Reynolds number may be increased to reduce the resistance coefficient, and the bubble diameter D may be increased to increase the Reynolds number from Equation (3).
以上の解析結果に基づいて、本発明者は、気泡による引き剥がし効果により担体分離スクリーンを効率的に洗浄するためには、気泡径を大きくすることが好ましいことを見いだした。 Based on the above analysis results, the present inventor has found that it is preferable to increase the bubble diameter in order to efficiently wash the carrier separation screen due to the peeling effect by bubbles.
すなわち、本発明の担体分離スクリーンの洗浄方法は、スクリーンの上流側のスクリーン下部に散気装置を配置し、当該散気装置から放出した大径の気泡によりスクリーンに付着した物質を引き剥がすことにより、スクリーンに付着した物質を効率的に取り除くことができる。 That is, the carrier separation screen cleaning method of the present invention is arranged by disposing an air diffuser at the lower part of the screen on the upstream side of the screen, and peeling off the substance adhering to the screen by the large diameter bubbles released from the air diffuser. The material attached to the screen can be removed efficiently.
また、本発明の担体分離スクリーンの洗浄装置は、スクリーンの上流側のスクリーン下部に大径の気泡を放出する散気装置を配置したことにより、スクリーンに付着した物質を効率的に取り除くことができる。 In addition, the carrier separation screen cleaning device of the present invention can efficiently remove substances adhering to the screen by disposing an air diffuser that discharges large-diameter bubbles at the lower portion of the screen on the upstream side of the screen. .
本発明によれば、次の効果を奏する。
(1)請求項1記載の発明によれば、大径気泡はスクリーン表面に沿うように鉛直方向に上昇しつつスクリーンに付着した物質を効率的に剥ぎ取ることができる。
(2)請求項2記載の発明によれば、請求項1記載の発明を実施するに好適な洗浄装置を提供することができる。
(3)請求項3記載の発明によれば、担体の流出のおそれがない汚水処理装置を提供することができる。
The present invention has the following effects.
(1) According to the first aspect of the present invention, large径気bubbles can strip the substance adhering to the screen while rising vertically along the screen surface efficiently.
(2) According to the invention described in
(3) According to the invention described in
すなわち、本発明の担体分離スクリーンの洗浄方法は、有機性汚水を生物学的に処理するための微生物を固定化した担体を有する汚水の処理装置に有機性汚水を導入し、上記微生物により有機性汚水を生物学的に処理した後、スクリーンで微生物を固定化した担体を分離し、生物処理水を上記スクリーンを経て下流側に透過させる汚水の処理方法において担体を分離するためのスクリーンを洗浄する方法であって、スクリーンの上流側のスクリーン下部に散気装置を配置し、当該散気装置から放出した大径の気泡によりスクリーンに付着した物質を引き剥がすことを特徴としている。 That is, the method for cleaning a carrier separation screen according to the present invention introduces organic sewage into a sewage treatment apparatus having a carrier on which microorganisms for biologically treating organic sewage are immobilized. After biologically treating the sewage, the carrier on which the microorganisms are immobilized is separated by a screen, and the screen for separating the carrier is washed in the method for treating sewage in which the biologically treated water is permeated downstream through the screen. The method is characterized in that an air diffuser is disposed at the lower part of the screen upstream of the screen, and the substance adhering to the screen is peeled off by the large diameter bubbles discharged from the air diffuser.
また、本発明の担体分離スクリーンの洗浄装置は、有機性汚水を生物学的に処理するための微生物を固定化した担体を有し、上記微生物により有機性汚水を生物学的に処理した後、スクリーンで微生物を固定化した担体を分離し、生物処理水を上記スクリーンを経て下流側に透過させる汚水の処理装置において担体を分離するためのスクリーンを洗浄する装置であって、スクリーンの上流側のスクリーン下部に大径の気泡を放出する散気装置を配置したことを特徴としている。 Further, the carrier separation screen cleaning device of the present invention has a carrier on which microorganisms for biologically treating organic wastewater are immobilized, and after biologically treating organic wastewater with the microorganisms, An apparatus for cleaning a screen for separating a carrier in a sewage treatment apparatus that separates a carrier on which microorganisms are immobilized with a screen and allows biologically treated water to pass through the screen to the downstream side. It is characterized by disposing a diffuser that discharges large-diameter bubbles at the bottom of the screen.
本発明の洗浄方法および洗浄装置で用いるスクリーンは担体が透過しないような構造を有すればよいため、格子状のスクリーンに限らず、パンチングメタルやウエッジワイヤ等もスクリーンとして用いることができる。 Since the screen used in the cleaning method and the cleaning apparatus of the present invention need only have a structure that does not allow the carrier to permeate, it is not limited to the lattice-shaped screen, and punching metal, wedge wires, and the like can be used as the screen.
このような特徴を有する本発明に関して、発明を実施するための最良の形態として、以下のような数値解析と汚水処理実験を行ったので、順次説明する。
(1)数値解析
本発明者は、図3に示すような汚水処理装置の計算モデルを用いて、数値解析により水の流れと気泡の軌跡を求めた。図3において、3、4は被処理水の流入部(斜線部)、5は撹拌機、6は撹拌機の吸込部、7は撹拌機の吐出部、8はスクリーン面、9、10、11は処理水の流出部(斜線部)である。以上のような数値解析モデルを用いて、さらに、つぎのような前提条件で数値解析を行った。
Regarding the present invention having such characteristics, the following numerical analysis and sewage treatment experiment were conducted as the best mode for carrying out the invention, and will be described in order.
(1) Numerical analysis The inventor obtained the flow of water and the locus of bubbles by numerical analysis using a calculation model of a sewage treatment apparatus as shown in FIG. In FIG. 3, 3 and 4 are the inflow part (shaded part) of to-be-processed water, 5 is a stirrer, 6 is the suction part of a stirrer, 7 is the discharge part of a stirrer, 8 is a screen surface, 9, 10, 11 Is the outflow part (shaded part) of treated water. Using the numerical analysis model as described above, further numerical analysis was performed under the following preconditions.
曝気量=2.4Nm3/min
スクリーン面積=24.3m2
通過水量=1108m3/hr
通過流束=0.0123m/sec
(a)小径気泡の場合の解析結果
格子状のスクリーンの上流側のスクリーン下部に近接するように直径15mmの気泡を放出した場合におけるスクリーン面上の気泡の軌跡を図4に示す。
Aeration amount = 2.4 Nm 3 / min
Screen area = 24.3m 2
Passing water volume = 1108m 3 / hr
Passing flux = 0.0123m / sec
(A) Analysis results in the case of small-diameter bubbles FIG. 4 shows the locus of bubbles on the screen surface when bubbles with a diameter of 15 mm are discharged so as to be close to the lower screen portion on the upstream side of the lattice-like screen.
図4に示すように、スクリーンの上流側のスクリーン下部に近接する位置から一斉に放出された気泡はスクリーン下部に沿って少し上昇した後、撹拌機6から吐出される水流の影響を受けてスクリーンを通過して下流側に達し、下流側のスクリーン面に沿って上昇する。
As shown in FIG. 4, after the bubbles released from the position near the screen lower part on the upstream side of the screen rise slightly along the lower part of the screen, the bubbles are influenced by the water flow discharged from the
そして、スクリーン上部で発生する逆流により再びスクリーンの上流側に表れて上昇する様子が分かる。 It can be seen that the reverse flow generated at the upper part of the screen appears and rises again on the upstream side of the screen.
後記する図5と比較すると明らかなように、直径15mm程度の小径気泡では、スクリーンの洗浄面積は少ないことが分かる。
(b)大径気泡の場合の解析結果
格子状のスクリーンの上流側のスクリーン下部に近接するように直径100mmの気泡を放出した場合におけるスクリーン面上の気泡の軌跡を図5に示す。
As is clear from comparison with FIG. 5 to be described later, it can be seen that a small diameter bubble having a diameter of about 15 mm has a small screen cleaning area.
(B) Analysis results in the case of large-sized bubbles FIG. 5 shows the locus of bubbles on the screen surface when bubbles having a diameter of 100 mm are released so as to be close to the lower screen portion on the upstream side of the lattice-shaped screen.
図5に示すように、スクリーンの上流側のスクリーン下部に近接する位置から一斉に放出された気泡はスクリーン面に沿って高さ方向に1/3〜1/2程度上昇した後、撹拌機6から吐出される水流の影響を受けてスクリーンを通過して下流側に達し、下流側のスクリーン面に沿って上昇する。
As shown in FIG. 5, the bubbles released all at once from a position near the screen lower part on the upstream side of the screen rise about 1/3 to 1/2 in the height direction along the screen surface, and then the
そして、スクリーンの上部で発生する逆流により再びスクリーンの上流側に表れて図4に比べてかなり多量の気泡がスクリーンに沿って上昇する様子が分かる。 Then, it can be seen that a large amount of bubbles rise along the screen as shown in the upstream side of the screen again due to the backflow generated at the upper part of the screen.
図4と比べると明らかなように、大径気泡とすることによって浮力の働く上方への直進性が増しており、大径気泡によってスクリーンに付着した繊維状物質や担体などの物質を剥がす効果が確実に向上することが期待できる。 As apparent from the comparison with FIG. 4, the upward movement of buoyancy is increased by using large-sized bubbles, and the effect of peeling off substances such as fibrous substances and carriers attached to the screen by the large-sized bubbles. It can be expected to improve.
今回の数値解析においては、撹拌機による噴流の流速を1m/秒と大きくとったため、この大径気泡のケースでもスクリーンを通過して下流側に達するものが見られたが、撹拌機による噴流がない場合には、スクリーンの上流側のスクリーン下部に近接する位置から放出された大径気泡のほとんどは上流側のスクリーン面に沿って上昇するものと思われる。 In this numerical analysis, the flow velocity of the jet flow by the stirrer was as high as 1 m / sec. Therefore, even in the case of this large-diameter bubble, it was seen that it passed through the screen and reached the downstream side. If not, most of the large-sized bubbles released from the position close to the lower screen portion on the upstream side of the screen are expected to rise along the screen surface on the upstream side.
なお、実機においては、必ずしも撹拌機は設けられず、散気方式による撹拌を用いる場合もある。
(2)実機シミュレーション装置による汚水処理実験の一例
以上の数値解析結果に基づいて、縮尺1/8の実機汚水処理装置をシミュレートした実験装置を用いて、実際に繊維状物質や髪の毛や担体(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ウレタン等の樹脂で生物学的処理用微生物を付着させた筒状、ペレット状などの軽量小型物質、ポリエチレングリコール等のプラスチックで生物学的処理用微生物を固めたビーズ状、ペレット状などの軽量小型物質)などの物質を含有する汚水の処理実験を行った。その実験装置を図6に示す。実験に使用した汚水の性状は、次ぎに説明するとおりである。
In an actual machine, a stirrer is not necessarily provided, and stirring by a diffuser system may be used.
(2) An example of a sewage treatment experiment using an actual machine simulation device Based on the above numerical analysis results, an actual sewage treatment device simulating an actual sewage treatment device with a scale of 1/8 was used. For example, light-weight small substances such as cylinders, pellets, etc. with biological treatment microorganisms attached with resins such as polyethylene, polypropylene, urethane, beads, which are solidified biological treatment microorganisms with plastics such as polyethylene glycol, Experiments on the treatment of sewage containing substances such as pellets and other lightweight small substances) were conducted. The experimental apparatus is shown in FIG. The nature of the sewage used in the experiment is as described below.
SS=100mg/liter
COD=80mg/liter
BOD=160mg/liter
図6において、12は担体返送管、13は汚水吸引ノズル、14はエジェクター、15は格子状のスクリーン、16は散気装置である。第一区画17から第二区画18を経て第三区画19に至る各区画は略矩形状の仕切壁20、21、22で仕切られている。図6では、装置を見やすくするため、仕切壁20、21、22は一部破断されており、当然のことながら、仕切壁20、21および22を経てスクリーン15を配置した排出側の仕切壁23に至る側面は側壁により封鎖されている。
SS = 100mg / liter
COD = 80mg / liter
BOD = 160mg / liter
In FIG. 6, 12 is a carrier return pipe, 13 is a sewage suction nozzle, 14 is an ejector, 15 is a grid-like screen, and 16 is an air diffuser. Each section from the
仕切壁20の右方にある図示しないポンプから吐出された汚水は細径のノズル13に吸引されて、この汚水と担体返送管12により返送された担体とは拡径部を有するエジェクター14で吸引されて吐出口24より排出され、仕切壁21と22のそれぞれの下部に設けた開口部25と26を経て第三区画19に達し、散気装置16から放出される気泡によってスクリーン15の表面に付着した物質を引き剥がし、生物処理水はスクリーン15を経て排出される。
Sewage discharged from a pump (not shown) on the right side of the
次ぎに、このような実験装置を用いて、散気管から小径気泡または大径気泡を放出した場合の実験結果について説明する。
(a)小径気泡を放出する散気管を用いた場合
図6に示すような実験装置において、散気装置16として、直径100mmの管に直径10mmの散気孔を40mm間隔で多数設けた散気管を使用し、スクリーン洗浄実験を行った。
Next, the experimental results when small diameter bubbles or large diameter bubbles are discharged from the air diffuser using such an experimental apparatus will be described.
(A) When using a diffuser tube that discharges small-diameter bubbles In the experimental apparatus as shown in FIG. Used and screen washing experiments were performed.
すなわち、上記性状の汚水を15.6m3/hr の通過水量で2時間通水し、スクリーン15が上記物質により閉塞されるときの最小曝気量を調査した。
That is, the sewage having the above properties was passed for 2 hours at a passing water amount of 15.6 m 3 / hr, and the minimum aeration amount when the
その結果、スクリーン15が閉塞されないようにするためには、少なくとも20NL/min の曝気量を必要とした。
(b)大径気泡を放出する散気装置を用いた場合
図6に示すような実験装置において、散気装置16として、直径100mmの管に直径13mmの散気孔を設けた散気管のその散気孔に図7に示すような散気装置の吸込口(口径13mm、図7の番号27参照)を接続し、スクリーン洗浄実験を行った。
As a result, in order to prevent the
(B) When an air diffuser that discharges large-diameter bubbles is used In the experimental apparatus as shown in FIG. 6, as the
すなわち、上記性状の汚水を15.6m3/hr の通過水量で2時間通水し、スクリーン15が上記物質で閉塞されるときの最小曝気量を調査した。
That is, the sewage having the above characteristics was passed for 2 hours at a passing water amount of 15.6 m 3 / hr, and the minimum aeration amount when the
その結果、スクリーン15が閉塞されないようにするためには、5NL/min の曝気量でよかった。
As a result, in order to prevent the
図7に示す散気装置では5NL/min の曝気量でもスクリーンが閉塞されることはなく、図7に示す散気装置は、直径10mmの孔を多数設けた散気管の1/4の曝気量で同等の洗浄効果をあげることが可能である。
(3)大径気泡を放出することが可能な散気装置
図7(a)は、大径気泡を放出することが可能な散気装置の平面図、図7(b)はその側断面図である。
In the air diffuser shown in FIG. 7, the screen is not clogged even with an aeration rate of 5 NL / min, and the air diffuser shown in FIG. 7 has an aeration amount that is 1/4 that of an air diffuser tube having a large number of 10 mm diameter holes. It is possible to achieve the same cleaning effect.
(3) Air diffuser capable of discharging large diameter bubbles FIG. 7A is a plan view of an air diffuser capable of discharging large diameter bubbles, and FIG. 7B is a side sectional view thereof. It is.
図7において、27は空気吸込口、28は下側筒部であり、下側筒部28は上側筒部29内に進入している。上側筒部29は傘部30で封鎖されている。下側筒部28の頂部は昇降可能な遮蔽材31で遮蔽されている。上側筒部29の外周下部には複数の空気吐出口32が設けられている。
In FIG. 7, 27 is an air suction port, 28 is a lower cylinder part, and the
図7の散気装置によるスクリーンの洗浄作用を次ぎに説明する。 Next, the cleaning operation of the screen by the air diffuser of FIG. 7 will be described.
空気吸込口27から吸い込まれた空気は下側筒部28の内部を上昇し、遮蔽材31に達する。遮蔽材31に達した気泡の中で遮蔽材31の上部のチャンバー33の水圧に打ち勝ったものが遮蔽材31を押しのけてチャンバー33内に進入する。
The air sucked from the
このようにして、チャンバー33内に次々に進入した気泡がチャンバー33内の水面を押し下げて、空気溜まりを形成する。やがて、その空気溜まりが三角形状の空気吐出口32(本実施形態では合計10個の空気吐出口が形成されているが、空気吐出口の数量や空気吐出口の大きさは実際に処理する汚水の性状に応じて適宜選択される)に達すると、その空気吐出口32から空気溜まりの空気がある程度の大きさの気泡となって放出される。
In this way, the bubbles that have entered the
空気吐出口32から放出された気泡は傘部30を構成するフランジ部34の下部に溜まり、気泡が合体して大径気泡となる。このようにして形成された大径気泡は、フランジ部34の外端部から放出されて水中を上昇する。
The bubbles released from the
空気溜まりの空気が空気吐出口32から放出されるとともに空気溜まりの水面は再び上昇し、上部のチャンバー33は水で満たされる。
As the air in the air reservoir is released from the
上記のようにして空気吸込口27から吸い込まれた気泡の中で遮蔽材31の上部のチャンバー33の水圧に打ち勝ったものが遮蔽材31を押しのけてチャンバー33内に進入して空気溜まりを形成する。やがて、その空気溜まりが三角形状の空気吐出口32に達すると、その空気吐出口32からある程度の大きさの気泡となって放出され、この気泡は傘部30を構成するフランジ部34の下部で合体して大径気泡となって水中を上昇する。
Of the bubbles sucked from the
以上のような動作が図7の散気装置では繰り返し行われて、大径気泡によるスクリーン15の洗浄が効果的に行われる。
(4)気泡の大きさの違いによるスクリーンの洗浄効果の数値解析
図3に示すような計算モデルを用いた場合において、撹拌機から吐出される噴流の影響を除外するために、撹拌機による吸い込みと吐出がない状態において、次のような前提条件で、数値解析を行った。
The operation as described above is repeatedly performed in the air diffuser of FIG. 7, and the
(4) Numerical analysis of screen cleaning effect due to difference in bubble size In the case of using the calculation model as shown in FIG. 3, in order to exclude the influence of the jet discharged from the stirrer, suction by the stirrer With no discharge, numerical analysis was performed under the following preconditions.
曝気量=2.4Nm3/min
スクリーン面積=24.3m2
通過水量=1108m3/hr
通過流束=0.0123m/sec
図8(a)に気泡径が15mmの場合の気泡軌跡を示し、図8(b)に、気泡径が100mmの場合の気泡軌跡を示す。
Aeration amount = 2.4 Nm 3 / min
Screen area = 24.3m 2
Passing water volume = 1108m 3 / hr
Passing flux = 0.0123m / sec
FIG. 8A shows a bubble locus when the bubble diameter is 15 mm, and FIG. 8B shows a bubble locus when the bubble diameter is 100 mm.
図8(a)と図8(b)を比べると明らかなように、図8(b)に示すように、気泡径を100mmとすることによって、スクリーン前面に沿って上昇する気泡の量が増え、気泡による洗浄面積が大きくなることが分かる。
(5)スクリーン洗浄に好適な気泡径の数値解析
図3に示すような計算モデルを用いた場合において、撹拌機から吐出される噴流の影響を除外するために、撹拌機による吸い込みと吐出がない状態において、次のような前提条件を採用し、且つ処理水の通過流束を変化させた場合において、スクリーン洗浄に好適な気泡径の数値解析を行った。
As is apparent from a comparison between FIG. 8A and FIG. 8B, as shown in FIG. 8B, the amount of bubbles rising along the front surface of the screen is increased by setting the bubble diameter to 100 mm. It can be seen that the cleaning area due to bubbles increases.
(5) Numerical analysis of bubble diameter suitable for screen cleaning When a calculation model as shown in FIG. 3 is used, there is no suction and discharge by the stirrer in order to exclude the influence of the jet discharged from the stirrer. In the state, when the following preconditions were adopted and the flow rate of treated water was changed, a numerical analysis of the bubble diameter suitable for screen cleaning was performed.
曝気量=2.4Nm3/min
スクリーン面積=24.3m2
通過水量=111〜1108m3/hr
通過流束=0.00123〜0.0123m/sec
通過水量が222m3/hrの場合において、気泡径が500mmの場合の気泡軌跡を図9(a)に示し、気泡径が600mmの場合の気泡軌跡を図9(b)に示す。
Aeration amount = 2.4 Nm 3 / min
Screen area = 24.3m 2
Passing water amount = 111 to 1108 m 3 / hr
Passing flux = 0.00123 to 0.0123 m / sec
When the passing water amount is 222 m 3 / hr, the bubble locus when the bubble diameter is 500 mm is shown in FIG. 9A, and the bubble locus when the bubble diameter is 600 mm is shown in FIG. 9B.
図9(a)と図9(b)を比べると明らかなように、図9(a)(気泡径が500mmの場合)では、すべての気泡がスクリーン前面を上昇しており、非常に効率的にスクリーンを洗浄できることが分かる。 As is clear from the comparison between FIG. 9A and FIG. 9B, in FIG. 9A (when the bubble diameter is 500 mm), all the bubbles are raised on the front of the screen, which is very efficient. It can be seen that the screen can be cleaned.
一方、図9(b)(気泡径が600mmの場合)では、スクリーンの高さ方向の中間部において一部の気泡がスクリーンの背面側に向かっているため、図9(b)(気泡径が500mmの場合)に比べて気泡による洗浄効果がやや低下すると思われ、この通過水量での最大気泡径は500mmとする。 On the other hand, in FIG. 9B (when the bubble diameter is 600 mm), since some of the bubbles are directed toward the back side of the screen in the intermediate portion in the height direction of the screen, FIG. It is considered that the cleaning effect due to the bubbles is slightly lower than that in the case of 500 mm), and the maximum bubble diameter with this passing water amount is 500 mm.
なお、気泡径が600mmの方が浮力が大きいので、500mmより直進性が向上すると思われるのに、600mmの気泡の一部がスクリーン背面側へ向かう理由としては、この数値解析では曝気量を一定にしているため、気泡径を大きくすると気泡の放出頻度が低下し、スクリーン前面に形成される上昇流れがやや弱くなることに起因するのではないかと思われる。 In addition, since the buoyancy is larger when the bubble diameter is 600 mm, the straightness is expected to improve more than 500 mm, but the reason why some of the bubbles of 600 mm go to the back side of the screen is that the aeration is constant in this numerical analysis Therefore, if the bubble diameter is increased, the discharge frequency of bubbles is lowered, and the upward flow formed on the front surface of the screen may be slightly weakened.
そして、気泡径を徐々に小さくした場合において、すべての気泡がスクリーン前面を上昇するときの最小気泡径を同様にして求め、最大径を記号「○」で表し、最小径を記号「●」で表して、図10に示す。 Then, when the bubble diameter is gradually reduced, the minimum bubble diameter when all bubbles rise on the front of the screen is obtained in the same manner, the maximum diameter is represented by the symbol “○”, and the minimum diameter is represented by the symbol “●”. This is shown in FIG.
図10は、そのようにして求めたスクリーン通過流束と最大気泡径および最小気泡径との関係を示すものである。 FIG. 10 shows the relationship between the screen passing flux thus obtained and the maximum bubble diameter and the minimum bubble diameter.
図10に明らかなように、気泡径を200〜250mmとすることによって、最も広範囲の運転条件でスクリーンを洗浄しうることが分かる。 As apparent from FIG. 10, it is understood that the screen can be cleaned under the widest range of operating conditions by setting the bubble diameter to 200 to 250 mm.
図10において、最小気泡径より小さくなると、気泡が小さいことに起因して浮力も小さくなるため、その小気泡が容易にスクリーンを通過する水流に影響されて水流と一緒にスクリーン背面側に移動するので、気泡径が小さくなるほどスクリーン前面を上昇する気泡量は減少する。 In FIG. 10, when the diameter is smaller than the minimum bubble diameter, the buoyancy is also reduced due to the small bubbles. Therefore, the small bubbles are easily influenced by the water flow passing through the screen and move to the back side of the screen together with the water flow. Therefore, the amount of bubbles rising on the front surface of the screen decreases as the bubble diameter decreases.
なお、本発明の担体分離スクリーンの洗浄装置を有する汚水処理装置は、好気性生物処理装置でも嫌気性生物処理装置(脱窒処理装置等)でもよく、担体を生物処理槽内に流動させるものであればよい。ただし、嫌気性生物処理装置の場合は、空気によるスクリーン洗浄により槽内の嫌気性を阻害しない条件にする必要がある。また、散気装置も図7に示すものに限定されるものではなく、大径の気泡を放出できる構造を有するものであればよい。 The sewage treatment apparatus having the carrier separation screen cleaning apparatus of the present invention may be an aerobic biological treatment apparatus or an anaerobic biological treatment apparatus (such as a denitrification treatment apparatus), and causes the carrier to flow into the biological treatment tank. I just need it. However, in the case of an anaerobic biological treatment apparatus, it is necessary to make it a condition that does not inhibit anaerobic in the tank by screen cleaning with air. Further, the air diffuser is not limited to the one shown in FIG. 7, and any diffuser may be used as long as it has a structure capable of discharging large diameter bubbles.
1 スクリーン
2 気泡
3 被処理水の流入部
4 被処理水の流入部
5 撹拌機
6 撹拌機の吸込部
7 撹拌機の吐出部
8 スクリーン面
9 処理水の排出部
10 処理水の排出部
11 処理水排出部
12 担体返送管
13 汚水吸引ノズル
14 エジェクター
15 スクリーン
16 散気装置
17 第一区画
18 第二区画
19 第三区画
20 仕切壁
21 仕切壁
22 仕切壁
23 仕切壁
24 吐出口
25 開口部
26 開口部
27 空気吸込口
28 下側筒部
29 上側筒部
30 蓋部
31 遮蔽材
32 空気吐出口
33 チャンバー
34 フランジ部
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