JP2000005785A - 活性汚泥濾過装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 実質的に活性汚泥が通過する濾布を支持体２
に張設し、濾過水取り出し口６Ａ、６Ｂを底部付近に設
けた濾過体１を、活性汚泥混合液を貯留する槽内に浸漬
配置し、濾布表面に活性汚泥層を形成させて活性汚泥混
合液を濾過して濾過水を取り出す活性汚泥濾過装置にお
いて、濾過体１の二次側４での活性汚泥の堆積、固化に
よる濾過水流路６Ａ、６Ｂの閉塞を防止すと共に、二次
側４の活性汚泥を系外に排出することで、円滑な濾過を
継続する。 【解決手段】 一端２１が濾過体１の濾過水取り出し口
６Ａ，６Ｂと連通し、他端２７が活性汚泥混合液を貯留
する槽内に上向きに連通するサイホン２０と、該サイホ
ン２０内に空気を供給する手段３０とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は活性汚泥濾過装置に
係り、特に、実質的に活性汚泥が通過する濾布を支持体
に張設し、濾過水取り出し口を底部付近に設けた濾過体
を、活性汚泥混合液を貯留する槽内に浸漬配置し、該濾
布表面に活性汚泥層を形成させて該活性汚泥混合液を濾
過して濾過水を取り出す活性汚泥濾過装置において、濾
過体の二次側（濾過水室）に堆積した汚泥を速やかに排
出する手段を設けた活性汚泥濾過装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】生物反応により水中の有機物を分解処理
する活性汚泥などの生物処理装置では、生物汚泥を固液
分離するために沈殿池等の沈降分離手段を用いることが
あるが、生物反応槽の後段に沈殿池を設けた従来の生物
処理装置では、次のような問題がある。

【０００３】 比重差により汚泥を沈降分離する沈殿
処理では汚泥の分離性能に限界があり、流入負荷の変動
時やバルキング発生時等に処理水質が悪化する。このた
め、高度な処理水質が要求される場合には沈殿池の後段
に更に急速濾過機やストレーナー等の設備が必要であ
る。 最終沈殿池で分離した生物汚泥を生物反応槽に返送
する操作も必要とされる。 汚泥返送操作や汚泥濃度管理を行っても、最終沈殿
池でスカムが発生したり、汚泥が浮上したりする等のト
ラブルが発生し、水質が悪化する場合が多い。 沈殿池は、大きな設備スペースを必要とする。

【０００４】上記の沈降分離の代りに、生物汚泥を限外
濾過（ＵＦ）膜や精密濾過（ＭＦ）膜により膜分離する
場合もある。この膜分離処理によれば、沈殿池のような
大きなスペースを必要とすることなく、ＳＳが高度に除
去された高水質処理水を得ることができる。

【０００５】しかしながら、ＵＦ膜やＭＦ膜による膜分
離処理では、消費動力が大きい上に、膜で阻止した物質
（この膜汚染物質は、高分子状の微生物代謝産物などが
主体となっている。）により膜が汚染され、膜孔の閉塞
で濾過性能が低下するため、定期的な薬品洗浄が必須で
あるという欠点がある。

【０００６】このような膜分離処理における問題を解決
するものとして、濾布を備える濾過体を生物反応槽に浸
漬配置し、この濾過体の濾布を通過した濾過水を処理水
として取り出すことで、生物汚泥を固液分離する活性汚
泥濾過装置が提案されている。

【０００７】この濾過体による濾過は、実際には、濾過
の進行により濾過体の濾布表面に形成された活性汚泥粒
子の付着物層（ダイナミック濾過層。以下、単に「濾過
層」と称する場合がある。）によって行われている。即
ち、濾過体の濾布は、実質的には活性汚泥粒子を通過さ
せる、金属や高分子繊維の不織布よりなる厚み１ｍｍ以
下のものであるが、濾過の駆動圧が小さい条件下におい
て、濾布の表面に活性汚泥粒子の付着物層が形成され、
この付着物層により活性汚泥粒子の通過を阻止すること
ができるようになる。

【０００８】この濾過体の構成を図５を参照して説明す
る。図５（ａ）は、濾過体の正面図、図５（ｂ）は同一
部切欠斜視図、図５（ｃ）は図５（ａ）のＣ−Ｃ線に沿
う断面図、図５（ｄ）は図５（ａ）のＤ−Ｄ線に沿う断
面図、図５（ｅ）は図５（ｂ）のＥ−Ｅ線に沿う断面図
である。

【０００９】図５に示す如く、標準的な濾過体１は、枠
状の支持体２と、この支持体の両面に張設された濾布３
Ａ，３Ｂとで主に構成される。支持体２は濾布３Ａ，３
Ｂに対面する部分が空洞部となる枠状部材であり、この
空洞部に濾過水室４が形成される。支持体２の枠部２Ａ
〜２Ｄのうち、枠部２Ａ，２Ｂ，２Ｃは管状部材で構成
され、内部が濾過水の流路５Ａ，５Ｂ，５Ｃとされてい
る。支持体２の底辺の枠部２Ｂの上面には、濾過水室４
から濾過水を取り込むための濾過水排出口６Ａ，６Ｂが
設けられている。

【００１０】このような濾過体１は、一般に曝気槽の散
気装置設置側とは反対側に浸漬配置され、曝気槽の水位
を濾過水の取り出し部の水位よりも高く設定し、この水
頭差を利用して濾過が行われる。即ち、この水頭差によ
り、濾布３Ａ，３Ｂを通過して濾過体１の濾過水室４に
流入した濾過水は、支持体２の底部の枠部２Ｂの排出口
６Ａ，６Ｂから枠部２Ｂの中空部分の濾過水流路５Ｂに
流入した後、枠部２Ａ又は２Ｂの中空部分の濾過水流路
５Ａ又は５Ｂを上昇し、更に図示しない濾過水取出管よ
り採水される。

【００１１】支持体２としては、濾過部材としての濾布
を支持し、曝気槽内に浸漬配置された際の水圧に耐え得
る十分な剛性を有するものが用いられ、具体的には銅等
の金属、ＡＢＳ樹脂、ポリエステル等の合成樹脂、或い
は、酸化アルミニウム等のセラミックスなどで構成され
た枠状体などが用いられる。

【００１２】濾布としては、銅等の金属又はポリエステ
ル、ポリプロピレン等の高分子材料よりなるものであっ
て、分離粒径３０μｍ以上、好ましくは３０〜１０００
μｍの目開きを有し、厚さが２ｍｍ以下、特に０．１〜
１ｍｍのものが用いられる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】このような濾過体を用
いる活性汚泥濾過装置においては、ダイナミック濾過層
を濾布の表面に精度良く、効率的に形成させることが重
要であると共に、濾過層を通過して濾過水室（二次側）
側に流入した微量の活性汚泥を速やかに系外へ排出させ
ることが重要であるが、従来においては、次のような理
由により、二次側での活性汚泥の堆積及び濾過水流路の
閉塞の問題があった。

【００１４】即ち、図５に示す濾過体１を用いて濾布３
Ａ，３Ｂを介して濾過を行った場合、通水初期には活性
汚泥の濾過水室４側（二次側）へのリークが生じるが、
次第に濾布３Ａ，３Ｂの表面に活性汚泥の付着物層（濾
過層）が形成されて、その濾過層を介して濾過が進行す
るようになり、活性汚泥のリークが抑制される。

【００１５】しかしながら、活性汚泥粒子より遥かに大
きい孔径を有する濾布を用いる場合には、濾過層が形成
されてからも、濾過層を通過してくる微少量の懸濁物質
が濾過水中に存在するものとなる。

【００１６】また、濾過を継続すると、濾過層が圧密化
して濾過抵抗が増大する傾向となるが、この場合、一
旦、濾過層を剥離させて、再度濾過層を形成させること
により、再び低い濾過圧力により濾過を維持できるよう
になる。しかしながら、この濾過層の再生の際にも、そ
の通水初期において活性汚泥の二次側へのリークが生じ
る。ただし、このように、通水初期において活性汚泥の
二次側へのリークがあっても、ある時間だけ、濾過水を
処理水として採水せずに原水側に返送するなどの手段に
より、清澄な濾過水を維持することができる。

【００１７】しかしながら、通水初期の活性汚泥リーク
や濾過通水時にリークした微少量の活性汚泥の蓄積によ
り、その汚泥の沈降速度が速い場合には、図６（ａ）
（濾過体の断面図）、（ｂ）（図６（ａ）のＢ−Ｂ線に
沿う断面図）に示す如く、濾過体１の濾過水室４の底部
（支持体２の枠部２Ｂの上面）に活性汚泥１０が沈積す
る。この活性汚泥１０の沈積は、主に流速の遅い濾過水
室４内で起き、流速の速い濾過水流路５Ａ〜５Ｃでの活
性汚泥の堆積は殆ど認められない。そして、濾過水室４
の底部に堆積した活性汚泥１０は、数日間放置されると
固化状態となり、濾過水の排出口６Ａ，６Ｂを閉塞させ
る。

【００１８】本発明は、このような濾過体の二次側での
活性汚泥の堆積、固化による濾過水流路の閉塞を防止す
ると共に、二次側の活性汚泥を系外に排出することで、
円滑な濾過を継続することができる活性汚泥濾過装置を
提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の活性汚泥濾過装
置は、実質的に活性汚泥が通過する濾布を支持体に張設
し、濾過水取り出し口を底部付近に設けた濾過体を、活
性汚泥混合液を貯留する槽内に浸漬配置し、該濾布表面
に活性汚泥層を形成させて該活性汚泥混合液を濾過して
濾過水を取り出す活性汚泥濾過装置において、一端が前
記濾過水取り出し口と連通し、他端が前記槽内に上向き
に連通するサイホンと、該サイホン内に空気を供給する
手段とを設けたことを特徴とする。

【００２０】本発明の活性汚泥濾過装置では、サイホン
を利用して、濾過体の濾過水取り出し口から濾過体の二
次側に堆積した活性汚泥を排出することができ、二次側
に堆積した活性汚泥の固化による濾過水流路の閉塞を未
然に防止することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。

【００２２】図１は本発明の活性汚泥濾過装置の実施の
形態を示す濾過体及びサイホンの模式的な断面図であ
り、図２〜図４は、この濾過体及びサイホンの運転時及
び排泥時の状態を説明する模式的な断面図である。

【００２３】図１〜４に示すものは、図５，６に示す濾
過体１において、支持体２の枠部２Ａの下端側部にサイ
ホン２０を取り付け、このサイホン２０に連通する連通
口２１を設けたものである。

【００２４】図１〜４において、図５，６に示す部材と
同一機能を奏する部材には同一符号を付してある。な
お、図１〜４において濾布は図示を省略してある。

【００２５】サイホン２０は、仕切壁２０Ａ，２０Ｂに
より区画された３個の室２２、２４、２６を有する。具
体的には、支持体２の枠部２Ａの連通口２１から立ち上
る第１上昇室２２と、該第１上昇室２２に対し最上部位
２３を介し連通する下降室２４と、この下降室２４に対
し最下部位２５を介して連通した第２上昇室２６とを有
する。この第２上昇室２６は、その上端の上向きの開口
２７を介して槽内に連通している。この、サイホン２０
の最上部位２３に加圧空気を供給するために、開閉弁３
１を有する加圧空気導入管３０が該最上位部２３に接続
されている。

【００２６】この活性汚泥濾過装置のその他の構成は、
図５，６と同様である。

【００２７】このように構成された活性汚泥濾過装置の
作動について次に説明する。

【００２８】（１）通常の濾過運転時 濾過運転時にあっては、図２に示す如く、サイホン２０
の仕切壁２０Ａの上端と仕切壁２０Ｂの下端との間に液
面Ｌが位置するように、サイホン２０内に適当量の空気
Ａを圧入した状態で開閉弁３１を閉じておく。これによ
り、サイホン２０内の空気Ａにより、槽内活性汚泥混合
液と濾過体１の二次側とが隔離され、サイホン２０を経
て活性汚泥混合液が濾過体１の二次側に流入することな
く、また、濾過体１の二次側の濾過水が槽内に流出する
こともなく、図５に示す濾過体１と同様に濾過を行うこ
とができる。なお、サイホン２０内の液面Ｌが仕切壁２
０Ａの上端よりも上又は仕切壁２０Ｂの下端よりも下に
なると、液流が生じ、槽内活性汚泥混合液と濾過体１の
二次側とが連通してしまうため、必要に応じて開閉弁３
１を開閉してサイホン２０内の空気量を調節する。

【００２９】（２）活性汚泥の排出運転時 このような濾過を継続することにより、濾過体１の濾過
水室４に活性汚泥１０が堆積してきたら、これが固化し
て排出口６Ａ，６Ｂを閉塞する前に、濾過を一旦停止し
て次のような手順でサイホン２０を稼動させて活性汚泥
の排出を行う。

【００３０】まず、加圧空気導入管３０の開閉弁３１を
開いて、サイホン２０の内容積よりも多い所定量の加圧
空気をサイホン２０内に導入する。導入された加圧空気
によって液面が下向きに押圧されることにより、サイホ
ン２０の第１上昇室２２側及び下降室２４内の液面がと
もに低下する。この場合、この下降室２４内はごく短い
第２上昇室２６を介して槽内に連通しているので、該下
降室２４内の液面は急速に低下する。これに対し、第１
上昇室２２は、長い濾過水流路５Ａ，５Ｂ，５Ｃ等を介
して濾過水取出管に連通しており、空気圧で下方に押圧
されたときの該第１上昇室２２内の液面低下はゆっくり
としたものとなる。このため、下降室２４内の液面が仕
切壁２０Ｂの下端に達したときでも、第１上昇室２２内
の液面は連通口２１には到達していない。

【００３１】下降室２４内の液面が仕切壁２０Ｂの下端
に達した後もさらに加圧空気が導入管３０から導入され
ると、この空気は仕切壁２０Ｂの下端を回り込んで第２
上昇室２６内の液を上方に押し上げるようになる（図３
参照）。そして、遂には、この第２上昇室２６内を気泡
が連通して上昇するようになり、該第２上昇室２６内で
エアリフトと同様の上向きの気液混相流が生じる。この
結果、サイホン２２内には第１上昇室２２から下降室２
４を経て第２上昇室２６に向う流体の流れが発生し、図
４に示す如く、濾過体１の二次側の水がサイホン２０内
を通って槽内へ排出される（なお、図４において、Ｂは
サイホン２０から流出した気泡を示す。）。この水の排
出に伴って、濾過体１の濾過水室４内の活性汚泥１０も
排出口６Ａ，６Ｂ、濾過水流通路５Ｂ、連通口２１及び
サイホン２０内を通って、サイホン２０の開口２７から
槽内に排出される。

【００３２】このように濾過体１からサイホン２０内に
水が流れ込むと、サイホン２０内が満水状態となり、上
記のエアリフト作用が停止し、濾過体１から槽内へ向う
水の流通が停止する。

【００３３】これにより、濾過体１の二次側の活性汚泥
の堆積が解消され、活性汚泥の固化による濾過水流路の
閉塞は防止される。

【００３４】なお、このようにサイホン２０を利用した
汚泥排出を１回行っても汚泥排出が不十分であるときに
は、上記の手順を複数回繰り返す。

【００３５】（３）濾過運転の再開 この排泥処理後は、開閉弁３１を開けて所要量の加圧空
気をサイホン２０内の上部に圧入して図２に示す状態と
し、濾過運転を再開する。

【００３６】なお、本発明においては、図７に示す構成
としても良い。この図７では、濾過体１の支持体２の枠
部のうち、上辺部分の枠部２Ｄを、他の枠部２Ａ〜２Ｃ
と非連通の中空管とし、この枠部２Ｄの下面に開口７
Ａ，７Ｂを設けている。この枠部２Ｄに洗浄水タンク８
からの洗浄水を導入しうるようにするために、開閉弁９
Ａを有する洗浄水導入管９を該枠部２Ｄに接続してい
る。

【００３７】かかる図７の装置においては、上記（２）
のように汚泥排出運転を行う場合、開閉弁９Ａを開いて
洗浄水タンク８の洗浄水を、洗浄水導入管９、枠部２Ｄ
及び開口７Ａ，７Ｂを経て濾過水室４に導入する。

【００３８】前記図３〜４の如く、サイホン２０内に導
入管３０から所定量の加圧空気を導入することにより、
濾過体１内からサイホン２０内に向う流れを形成する場
合、この図７のものでは洗浄水タンク８内から継続して
濾過体１内に水を導入することにより、濾過体１からサ
イホン２０内に向う流れが継続するようになり、濾過体
１内の汚泥が十分に排出される。

【００３９】この場合、サイホン２０の吸引作用によっ
て濾過体１内の液が連通口２１から槽内に向って流れ始
めるものであり、洗浄水タンク８から水を濾過体１内に
圧入することにより濾過体１内の液を連通口２１から押
し出すものではない。このため、濾過体１の濾布表面の
濾過層に大きな負荷を与えることなく、良好な排泥効果
を得ることができる。

【００４０】なお、図７において、その他の構成は、図
１〜４に示すものと同様であり、同一機能を奏する部材
には同一符号を付してある。

【００４１】ところで、一般の活性汚泥濾過装置におい
ては、濾過体は、槽内に複数個並列配置され、各濾過体
から濾過水の採水が行われる。

【００４２】この場合、サイホンは、各濾過体毎に設け
ても良く、図８に示す如く、複数の濾過体４０Ａ〜４０
Ｅに対して、排泥連結管４１と排泥枝管４１Ａ〜４１Ｅ
を設け、複数の濾過体４０Ａ〜４０Ｅに対して、１基の
サイホン２０を連結することもでき、この場合において
も、同様な排泥作用を得ることができる。サイホンを各
濾過体毎に設ける場合、加圧空気導入手段は、各サイホ
ン毎に設けても良く、開閉弁から分岐管を分岐させて、
複数のサイホンに加圧空気を供給するようにしても良
い。

【００４３】また、このように複数の濾過体を並設した
ものにおいて、図７に示す如く、洗浄水導入手段を設け
る場合においても、洗浄水タンクを各濾過体毎に設ける
こともでき、複数の濾過体に対して分岐する洗浄水導入
管により１個の洗浄水タンクから洗浄水を導入するよう
にすることもできる。

【００４４】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の活性汚泥濾
過装置によれば、濾過体の二次側に堆積した活性汚泥を
速やかに排出することができ、活性汚泥の堆積、固化に
よる濾過水流路の閉塞を防止して安定かつ効率的な濾過
を継続することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の活性汚泥濾過装置の実施の形態を示す
濾過体及びサイホンの模式的な断面図である。

【図２】図１に示す濾過体及びサイホンの濾過運転時の
状態を説明する模式的な断面図である。

【図３】図１に示す濾過体及びサイホンの排泥時の状態
を説明する模式的な断面図である。

【図４】図１に示す濾過体及びサイホンの排泥時の状態
を説明する模式的な断面図である。

【図５】標準的な濾過体の構成を示し、図５（ａ）は、
濾過体の正面図、図５（ｂ）は同一部切欠斜視図、図５
（ｃ）は図５（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図、図５
（ｄ）は図５（ａ）のＤ−Ｄ線に沿う断面図、図５
（ｅ）は図５（ｂ）のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。

【図６】図６（ａ）は従来の濾過体における二次側の活
性汚泥の堆積の様子を示す断面図、図６（ｂ）は図６
（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図７】本発明の活性汚泥濾過装置の他の実施の形態を
示す模式的な断面図である。

【図８】本発明の活性汚泥濾過装置の別の実施の形態を
示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 濾過体 ２ 支持体 ２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ 枠部 ３Ａ，３Ｂ 濾布 ４ 濾過水室 ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ 濾過水流路 ６Ａ，６Ｂ 排出口 １０ 活性汚泥 ２０ サイホン ２０Ａ，２０Ｂ 仕切壁 ２１ 連通口 ２２ 第１上昇室 ２３ 最上部位 ２４ 下降室 ２５ 最下部位 ２６ 第２上昇室 ２７ 開口 ３０ 加圧空気導入管 ３１ 開閉弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000006655 新日本製鐵株式会社 東京都千代田区大手町２丁目６番３号 (71)出願人 000005083 日立金属株式会社 東京都港区芝浦一丁目２番１号 (72)発明者 大同 均 東京都新宿区西新宿二丁目８番１号 東京 都下水道局内 (72)発明者 麻生 栄治 東京都新宿区西新宿二丁目８番１号 東京 都下水道局内 (72)発明者 澤田 繁樹 東京都新宿区西新宿３丁目４番７号 栗田 工業株式会社内 (72)発明者 鈴木 和夫 東京都新宿区西新宿３丁目４番７号 栗田 工業株式会社内 (72)発明者 坂田 守男 東京都千代田区大手町二丁目６番３号 新 日本製鐵株式會社内 (72)発明者 高橋 直哉 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 會社内 (72)発明者 長谷川 哲夫 埼玉県熊谷市三ケ尻5200番地 日立金属株 式会社内 (72)発明者 永井 睦郎 埼玉県熊谷市三ケ尻5200番地 日立金属株 式会社内 Ｆターム(参考） 4D028 BC17 BD17

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 実質的に活性汚泥が通過する濾布を支持
   体に張設し、濾過水取り出し口を底部付近に設けた濾過
   体を、活性汚泥混合液を貯留する槽内に浸漬配置し、該
   濾布表面に活性汚泥層を形成させて該活性汚泥混合液を
   濾過して濾過水を取り出す活性汚泥濾過装置において、 一端が前記濾過水取り出し口と連通し、他端が前記槽内
   に上向きに連通するサイホンと、該サイホン内に空気を
   供給する手段とを設けたことを特徴とする活性汚泥濾過
   装置。