JP2000061486A - 水処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 剥離汚泥によって水質が悪化することはな
く、構造が簡単で、小型にでき、経済性にも優れた水処
理装置を提供する。 【解決手段】 流動床２０内に水よりやや比重の重いＰ
ＶＡゲルを流動用担体として流動させると共に、流動床
２０の底部に、底部を逆凸状にして形成した静止部２１
を設け、その静止部２１に流動用担体が沈降滞留するよ
うにした。静止部２１の上方に配置した曝気用散気管２
２で送気するとＰＶＡゲルが流動床２０内で流動して浄
化でき、静止部２１中に配置した逆洗浄用散気管２３で
送気すると静止部２１内の担体から附着汚泥を剥離でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は水処理装置に関す
る。さらに詳しくは、汚水等を浄化する水処理装置にお
いて、流動床と流動用担体を使用した流動床法の改良に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の流動床法は、室内の汚水に流動用
担体を投入し、汚水を空気等で撹拌流動化させ、担体に
微生物を附着させて汚水中の有機物を除去している。有
機物が除去された水は、スクリーン等で担体の流出を阻
止しながら、次の沈殿室に送られ、沈殿分離された上澄
水を処理水となしている。なお、沈殿室を用いない場合
は、生物濾過等を使用しているものもある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述のごとく、流動床
法にあっては、流動床から次の室への移行水を得るた
め、水中の担体を流出させないためのスクリーン等を必
要としている。スクリーンを使用した場合、流動担体に
よるスクリーンの目詰り、また汚水中の挾雑物および汚
泥等によるスクリーンの目詰りの発生があり、これらの
目詰り解消には日常の点検、清掃が必要である。また一
方、流動床室中の担体は、微生物の附着により有機物の
浄化の役をなすが、附着微生物が多くなると当然微生物
の剥離がおこり、流動床水に剥離汚泥が混在することと
なる。この剥離汚泥は、流入水質、運転方法にもよる
が、一般的には微細な汚泥で、沈降しにくいものであ
り、次工程で沈殿室を設けたとしても、微細な浮遊物の
沈殿分離が充分でなく、水質が悪くなる等の欠点があ
る。微細な浮遊物を取るための方法として、生物濾過も
試みられるが、生物濾過を行うためには、濾過材の選定
とその固定、および濾過部の逆洗浄装置などの構造が複
雑となり、多くは次工程室に逆洗浄装置付の生物濾過部
を設けて、逆洗浄効果を得るため、処理水を使用して、
水流および空気による逆洗浄を行わなければならない。
このように、生物濾過はコスト的に高くなる等の問題が
ある。

【０００４】本発明はかかる事情に鑑み、従来技術に生
じているこれらの問題点を解消しようとするもので、ス
クリーンの目詰りが生じず、点検清掃の頻度が少なくて
すみ、剥離汚泥によって水質が悪化することはなく、構
造が簡単で、小型にでき、経済性にも優れた水処理装置
を提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の水処理装置
は、前処理室と流動床を有する水処理装置において、該
流動床内に水よりやや比重の重い担体を流動用担体とし
て流動させると共に、流動床の底部に流動用担体が沈降
滞留する静止部を形成したことを特徴とする。請求項２
の水処理装置は、請求項１記載の発明において、前記流
動床の底部に設けられる静止部が、流動床の底部を逆凸
状にして形成された凹部であることを特徴とする。請求
項３の水処理装置は、請求項１記載の発明において、前
記流動床の底部に設けられる静止部が、流動床の底部に
立設された邪魔板で構成されていることを特徴とする。
請求項４の水処理装置は、請求項１、２または３記載の
発明において、前記流動用担体として、ポリビニルアル
コールゲルが使用されていることを特徴とする。請求項
５の水処理装置は、請求項１、２、３または４記載の発
明において、前記流動床の内部において、前記静止部の
上方に曝気用散気管が配置され、前記静止部内に逆洗浄
用散気管が配置されていることを特徴とする。請求項６
の水処理装置は、請求項１、２、３、４または５記載の
発明において、前記流動床と前記前処理室との間に流動
床内の水を返送する返送装置が設けられており、該返送
装置は、流動床内の水を吸引する吸引管と該吸引管に接
続されて流動床内の水を前処理室に排出する返送管とか
らなり、前記吸引管の管路断面積が前記返送管の管路断
面積の２倍以上であることを特徴とする。

【０００６】請求項１の発明によれば、流動床の容積の
大部分で水と担体を流動旋回させ、同時に底部の静止部
に水よりやや比重の重い担体を滞留させて生物濾過をさ
せることができる。つまり、流動用担体による汚水の浄
化と、浄化水の生物濾過ができるので、流動床での浄化
に加えて流動床水に生じた剥離汚泥は生物濾過で除去さ
れるため水質が非常に良好となる。また、静止部に担体
を沈降させることができるので、担体が流出せず、スク
リーンを設ける必要がなくなる。しかもそれらの作用
が、１室かつ一種類の担体で行え、複雑な濾材の固定や
逆洗浄装置を必要としないので、構造が極めて簡単かつ
小形になり、運転コストも経済的となる。請求項２の発
明によれば、流動床の底部を逆凸状に形成するだけで静
止部を設けることができる。換言すれば浄化槽外槽の型
を作っておけば、あとは特別の手間をかけることなく静
止部を形成できるので、製造コストを低減できる。請求
項３の発明によれば、邪魔板によって、任意の大きさ形
状の静止部を構成できるので、最適設計を行いやすい。
請求項４の発明によれば、ポリビニルアルコールゲルは
流動用担体として機能することはもとより、静止部に滞
留したときは生物濾過の役目を果たすので、一種類で本
発明の担体としての機能を果せ、浄化効率および経済性
の面で最適である。請求項５の発明によれば、曝気用散
気管から送気することによって流動床内全体で担体と水
を流動させて通常濾過が行え、逆洗浄用散気管から送気
することによって静止部内の担体から汚泥を剥離する逆
洗浄を行えるので、操作が容易であり、かつ両方の操作
の切換えも簡単である。請求項６の発明によれば、吸引
管内の流速を返送管より遅くして、担体が吸引管内に吸
引上昇されないようにしているので、流動床水を返送し
ながら流動用担体の流出を防止できる。このため返送装
置にスクリーン等を用いることなく、目詰り防止のため
の点検や清掃をすることなく、長期にわたって浄化性能
を所望レベルに維持することができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施形態を図面
に基づき説明する。図１は本発明の一実施形態に係る水
処理装置における図４のＩ−Ｉ線断面図、図２は同水処
理装置における図４のII−II線断面図、図３は反送装置
の説明図、図４は水処理装置の斜視図、図５は流動床運
転時の濾過作用説明図で、(A) 図は流動床２０の側面断
面図、(B) は流動床２０正面断面図、(C) 図は濾過水室
３０の正面断面図、図６は逆洗浄操作の説明図で、(A)
図は流動床２０の側面断面図、(B) は流動床２０正面断
面図、(C) 図は濾過水室３０の正面断面図、図７は邪魔
板で構成した静止部の説明図である。

【０００８】まず、図４に基づき基本構造を説明してお
くと、１は水処理処置の一種である浄化槽、２は水処理
装置１の点検口、３は流入管、４は流出管であり、２１
は水処理装置１の底部の一部を逆凸状に形成して設けた
静止部を示している。

【０００９】つづいて、図１に基づき基本構成を説明す
る。水処理装置１は３枚の仕切板５、６、７で四つの区
画に仕切られている。図中左側の区画は嫌気濾床第１室
１０が設けられ、その上方に、接触濾材１１が置かれて
いる。図中ほぼ中央の区画は嫌気濾床第２室１２で、そ
の上方に接触濾材１３が置かれている。図中右側の仕切
板６、７で囲まれた区画は流動床２０であり、その右側
の仕切板７と槽外壁で囲まれた区画は濾過水室３０であ
る。本発明において重要なのは、前記流動床２０の構造
であり、前処理室は任意である。したがって、前処理室
に相当する嫌気性濾床第１室１０や嫌気性濾床第２室１
２は、他の処理室であってもよく、例えば、脱窒室であ
ってもよい。なお、仕切板６の上部には移流口１４が形
成され、前処理室から流動床２０へ水が送り込まれるよ
うになっている。

【００１０】つぎに、図１および図２に基づき、流動床
２０と濾過水室３０の詳細を説明する。この流動床２０
の底部は図２に明示するように、逆凸状に形成されてお
り、底部中央に凹部が設けられている。この凹部は、室
内水が曝気撹拌により流動旋回しても、その流動が阻止
され静止状態となる深さと形状を有しており、そのよう
な機能から、本明細書では以下これを静止部２１と称し
ている。また、この静止部２１は後述するごとく、生物
濾過部として機能する部分である。なお、以下におい
て、静止部２１を生物濾過部２１ということがある。前
記静止部２１のやや上方には、曝気用散気管２２が設け
られ、槽外に別途設けたブロワーより送気し、槽内の曝
気撹拌と酸素の供給を行うようになっている。また、静
止部２１内で、前記曝気用散気管２２の下方には、逆洗
浄用散気管２３が設けられ、槽外に別途設けたブロワー
により送気し、曝気撹拌するようになっている。

【００１１】この静止部２１と前記濾過水室３０とは仕
切板７の底端に形成した移流口２４で連通している。こ
の濾過水室３０は室内の横断面積を大きくして、水の通
過速度を小さくすることにより、担体が外部へ流出しな
いようにしている。また、濾過水室３０の上方には消毒
室３１が設けられており、消毒筒３２が取付けられてい
る。そして、この消毒室３１に前記流出管４が取付けら
れている。

【００１２】つぎに、流動床２０に投入する担体につい
て説明する。担体には、水よりやや比重の重いものが用
いられる。その技術的意義は、担体が流動床２０内で水
と共に流動することと、水中で沈殿して静止部２１内に
滞留することの両方が可能であることに存する。また、
後述する返送装置４０によって吸引されて前処理室に排
出されないようにすることにも、その技術的意義が存す
る。上記の比重の条件を満す限り、どのような担体を用
いてもよいが、最も好ましい担体はポリビニルアルコー
ルゲル（以下、ＰＶＡゲルという）である。このＰＶＡ
ゲルは、１cm以下の球状粒子で、表面が凸凹に富むと同
時に、内部が数〜数十μｍの網目構造をしている。この
ため、硝化菌等が付着、内部進入することができるの
で、菌を高濃度で保持でき、本発明の流動床法に好適で
ある。なおＰＶＡゲルの比重は、1.02程度である。本発
明に適用される担体としては、既述のごとくＰＶＡゲル
以外のものでもよく、例えば小片パイプを輪切りしたも
のや、スポンジ状小片などが用いられ、これらも比重が
水よりやや重いものであればよい。

【００１３】担体の投入量は流動床２０の容量に対し
て、５〜５０容量％量である。投入量が５％未満である
と、担体の総表面積が少ないため微生物処理の効果が少
なく、投入量が５０％を越えると、担体密度が高くなっ
て旋回流が弱くなり、浄化効率が低下する。担体の投入
量の一般的な下限と上限は前記のとおりであるが、具体
的には、生物濾過部と流動旋回部での必要量からＰＶＡ
ゲル等の担体の投入量を決定すればよい。投入された担
体の大部分は流動床２０内の流動部、つまり静止部２１
より上方の室内で流動旋回し、一部分は、室底部の静止
部２１、すなわち生物濾過部に沈降し滞留する。

【００１４】図１〜２に示すように、流動床２０と前処
理室の上方部分には返送装置４０が設けられている。こ
の返送装置４０は、流動床２０内の汚泥を前処理室に返
送して、流動床２０の汚泥を極力少なくする目的で設け
られた装置である。この返送装置４０の構成を図３に基
づき説明する。流動床２０の内部には、吸引管４１が設
けられ、この吸引管４１には返送管４２が接続されてい
る。この返送管４２の前処理室部分はＵ字管状に形成さ
れており、その吐出口は前処理室の上方に位置してい
る。また前記返送管４２のＵ字部分における吐出側の下
端部には、送気管４３が接続されている。そして、前記
吸引管４１の管路断面積は、前記返送管４２の管路断面
積の２倍以上となっている。

【００１５】上記の返送装置４０において、送気管４３
より返送管４２に送気すると、吸引管４１が流動床２０
内の水を吸引し、返送管４２を通じて前処理室へ返送す
ることができる。このようにして、流動床２０内の汚泥
を少なくすることにより、生物濾過部２１の濾過負荷が
小さくなり、生物濾過部２１を小型にでき、また汚泥に
よる酸素消費量も軽減し、ブロワーを小型にできる等の
経済効果を得ることができる。そして、返送の際に、吸
引管４１の断面積が大きいことから吸引水の管内流速が
小さくなり、一方、流動用担体は水より比重が重いの
で、吸引管４１内にほとんど吸い込まれなくなり、担体
が流動床２０から外部へ排出されることを防止できる。
したがって、担体の流失防止を目的としたスクリーン等
は必要としない。

【００１６】つぎに、本実施形態の水処理装置における
濾過作用を説明する。 （通常濾過作用）まず、浄化槽１の流入管３から汚水が
流入し、嫌気性濾床第１室１０、および同第２室１２で
沈殿分離し、接触濾材１１、１３により嫌気処理を受け
る。ついで、移流口１４を通じて流動床２０に入る。以
下、図５に基づき説明する。同図(A) に示すように、流
動床２０には、既述のごとく担体であるＰＶＡゲルが水
中に混入されている（図中細点で示している）。そし
て、曝気用散気管２２により曝気すると、流動床２０内
の流動部（静止部２１より上方の大部分の容積を占める
室）で水とＰＶＡゲルは同図(B) に矢印で示すごとく流
動し上下に循環する。この結果、ＰＶＡゲル等の担体は
流動用担体の役目を果して汚水の有機物を分解する。す
なわち、流動するＰＶＡゲルは、汚水と接触し、酸素の
供給を受けつつ微生物が粒子表面、内部に附着し、有機
物を分解し汚水を浄化する。なお、浄化の進行にともな
って、生物量も増加し、これらは流動によって粒子から
剥離し、水中に剥離汚泥となって混在することになる
が、この処置のために後述する返送操作が行われる。

【００１７】一方、ＰＶＡゲル等の担体は、比重が水よ
り重いので、それらの一部（図中太点で示している）が
静止部２１に沈降滞留し、生物濾過材としての機能を発
揮する。この結果、流入水によって、流動床２０の水は
静止部２１で濾過されて、移流口２４を経て濾過水室３
０に移流する。また、同図(C) に示すように、濾過水室
３０の下部にもＰＶＡゲルが滞留している。よって、静
止部２０および濾過水室３０の底部で生物濾過が行われ
ることになる。なお、静止部２１では、濾過による汚泥
等が蓄積されてくるので定期的に逆洗浄を行うこととな
るが、この点については後述する。つぎに、移流口２４
を通過した水は、濾過水室３０にて若干の沈殿分離を受
けて、消毒室３１に入り、消毒筒３２内の塩素消毒剤に
より消毒を受けて、流出管４より放流される。これが処
理水である。

【００１８】（逆洗浄）逆洗浄は、濾過による汚泥等の
蓄積を解消するために必要とされる。すなわち、流動用
担体であるＰＶＡゲル等に附着する微生物が増大する
と、剥離して水中に浮遊物として混在し、前記静止部２
１で濾過され蓄積されるので、静止部２１の逆洗浄が必
要となる。この逆洗浄を図６に基づき説明すると、逆洗
浄用散気管２３より静止部２１内に送気する。この送気
により図６(B) に示すように、静止部２１を含め流動床
２０全体を曝気撹拌し、静止部２１内のＰＶＡゲル等の
担体を流動させて担体表面の附着汚泥を剥離させる。そ
して一定時間後逆洗浄用散気を停止すると、静止部２１
において生物濾過が行われる状態となる。逆洗浄の時間
は、例えば１日に１回、作動時間は５分程度でよい。な
お、図６(C) に示すように、濾過水室３０の底部に滞留
しているＰＶＡゲル等の担体は逆洗浄時の水流の流れで
流動床２０側へ返送される。

【００１９】（汚泥の前処理室への返送）前記流動床２
０の水には、既述のごとく流動用担体からの剥離汚泥お
よび生物濾過部２１の逆洗浄汚泥が混在している。これ
らの汚泥を前置処理室に返送すると、流動床２０水中の
汚泥の消費する酸素消費量を少なくすることと、生物濾
過部２１の濾過負荷を少なくすることができる。そこ
で、流動床２０水の水を前処理室へ返送するが、この返
送操作は、既述したとおりである。なお、ＰＶＡゲルを
使用した流動床において、水中のＰＶＡゲルの浄化に寄
与する能力と、水中の汚泥による浄化寄与能力の割合
は、実験で確認したところ９０％：１０％で、汚泥によ
る浄化率は低い。したがって、効率的な面から考慮した
場合、水中の汚泥を前置処理室に返送した方がよい。こ
の返送水の量は、日流入水量の２〜５倍程度でよく、返
送水に含まれる汚泥は、前置処理室で沈殿、濾過および
生物処理を受け水のみが流動床２０にもどってくる。こ
のことにより、流動床２０の水は、汚泥の極めて少ない
水での運転とすることができる。また、この返送は、窒
素除去を行う浄化槽の場合、一般に循環式硝化脱窒法が
用いられ、その構造は、本流動床構造の前置処理室に脱
窒室を採用することで、窒素の除去が可能となる。

【００２０】つぎに、本発明の他の実施形態を説明す
る。上記実施形態では、静止部２１を流動床２０の底部
を逆凸状にすることにより形成したが、この代りに、図
７に示すように、邪魔板５１、５２、５３によって静止
部２１を形成してもよい。図７の(A) 図は平板状の邪魔
板５１を流動床２０の底部に立設した例であり、同図
(B) はＬ字形の邪魔板５２を２枚用いて静止部２１を形
成した例であり、同図(C) は平板状の邪魔板５３を左右
に間隔をあけて水平に取付け、その下方を静止部２１と
した例である。なお、前記邪魔板５１、５２、５３はあ
くまでも例示であり、これら以外の形状の邪魔板を用い
てもよい。また、上記実施形態は、浄化槽に適用した例
であったが、このほか池や堀等の水の浄化装置、各種産
業排水の浄化装置、中水道浄化装置などの水処理装置に
も本発明を適用することができる。

【００２１】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、流動床での浄
化に加えて、流動床水に生じた剥離汚泥も生物濾過で除
去されるため水質が非常に良好となる。また、静止部に
担体を沈降させうるので担体が流出せずスクリーンを必
要としない。しかも構造が極めて簡単かつ小形であり、
運転コストも経済的である。請求項２の発明によれば、
流動床の底部を逆凸状に形成するだけで静止部を設ける
ことができるので、製造コストを低減できる。請求項３
の発明によれば、邪魔板によって、任意の大きさ形状の
静止部を構成できるので、最適設計を行いやすい。請求
項４の発明によれば、ポリビニルアルコールゲルは流動
用担体として機能も生物濾過の機能も果たすので、本発
明の担体として最適である。請求項５の発明によれば、
曝気用散気管または逆洗浄用散気管から送気すること
で、通常濾過も逆洗浄も行えるので、操作が簡単であ
る。請求項６の発明によれば、吸引管内の流速を返送管
より遅くできるので、流動床水を返送しながら流動用担
体の流出を防止でき、スクリーン等を用いる必要がな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る水処理装置における
図４のＩ−Ｉ線断面図である。

【図２】同水処理装置における図４のII−II線断面図で
ある。

【図３】返送装置４０の説明図である。

【図４】水処理装置の斜視図である。

【図５】流動床運転時の濾過作用説明図で、(A) 図は流
動床２０の側面断面図、(B) は流動床２０正面断面図、
(C) 図は濾過水室３０の正面断面図である。

【図６】逆洗浄操作の説明図で、(A) 図は流動床２０の
側面断面図、(B) は流動床２０正面断面図、(C) 図は濾
過水室３０の正面断面図である。

【図７】邪魔板で構成した静止部の説明図である。

【符号の説明】

１ 水処理装置 ３ 流入管 ４ 流出管 ２０ 流動床 ２１ 静止部 ２２ 曝気用散気管 ２３ 逆洗浄用散気管 ２４ 移流口 ３０ 濾過水室 ４０ 返送装置 ４１ 吸引管 ４２ 返送管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 門屋 尚紀 愛媛県松山市美沢１丁目９番１号 ダイキ 株式会社内 (72)発明者 小池 久雄 愛媛県松山市美沢１丁目９番１号 ダイキ 株式会社内 (72)発明者 佐野 峰男 愛媛県松山市美沢１丁目９番１号 ダイキ 株式会社内 (72)発明者 岡 樹一郎 岡山県岡山市海岸通１丁目２番１号 株式 会社クラレ内 (72)発明者 松田 武 岡山県岡山市海岸通１丁目２番１号 株式 会社クラレ内 Ｆターム(参考） 4D003 AA01 AA12 AB02 BA01 BA02 CA01 CA04 CA07 CA08 DA08 DA09 DA11 DA19 DA22 DA30 EA01 EA16 EA19 EA30 FA10 4D027 AA01 AA02 AA12 AA16 AB07 AB12 AB16

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前処理室と流動床を有する水処理装置にお
   いて、該流動床内に水よりやや比重の重い担体を流動用
   担体として流動させると共に、前記流動床の底部に流動
   用担体が沈降滞留する静止部を形成したことを特徴とす
   る水処理装置。
2. 【請求項２】前記流動床の底部に設けられる静止部が、
   該流動床の底部を逆凸状にして形成された凹部であるこ
   とを特徴とする請求項１記載の水処理装置。
3. 【請求項３】前記流動床の底部に設けられる静止部が、
   該流動床の底部に設けられた邪魔板で構成されているこ
   とを特徴とする請求項１記載の水処理装置。
4. 【請求項４】前記流動用担体として、ポリビニルアルコ
   ールゲルが使用されていることを特徴とする請求項１、
   ２または３記載の水処理装置。
5. 【請求項５】前記流動床の内部において、前記静止部の
   上方に曝気用散気管が配置され、前記静止部内に逆洗浄
   用散気管が配置されていることを特徴とする請求項１、
   ２、３または４記載の水処理装置。
6. 【請求項６】前記流動床と前記前処理室との間に流動床
   内の水を返送する返送装置が設けられており、該返送装
   置は、流動床内の水を吸引する吸引管と、該吸引管に接
   続されて流動床内の水を前処理室に排出する返送管とか
   らなり、前記吸引管の管路断面積が前記返送管の管路断
   面積の２倍以上であることを特徴とする請求項１、２、
   ３、４または５記載の水処理装置。