JP2000342942A - ダイナミック濾過装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 原水の流入量が大きく変動する場合であって
も、濾過流束を安定に維持することができ、これにより
高水質の処理水を安定に得ることができるダイナミック
濾過装置を提供する。 【解決手段】 生物反応槽１内にダイナミック濾過体３
を浸漬し、生物反応槽１の水位と濾過ユニット５の開放
端の水位との水位差ΔＨを駆動力として濾過を行うダイ
ナミック濾過装置において、生物反応槽１の水位を測定
する水位検出手段２０とこの測定値に基いて濾過水量を
調整する手段とを設け、原水流入量の増減で水位が変動
しても濾過水量（濾過流束）を一定に維持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はダイナミック濾過装
置に係り、特に、生物反応槽内に浸漬配置した濾過体に
より活性汚泥を効率的に分離して生物処理する活性汚泥
濾過装置として好適なダイナミック濾過装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】下水、産業排水等の汚水を活性汚泥処理
する際の活性汚泥の固液分離手段として、本出願人らは
先に、濾過布を備える濾過体を生物反応槽内に浸漬配置
し、この濾過体の濾過布を通過した濾過水を処理水とし
て取り出すことで、活性汚泥を固液分離する活性汚泥濾
過装置やこれに用いられる濾過体について、種々特許出
願を行ってきた（特開平１０−１９２８８０号公報、同
１１−１９６７７号公報等）。

【０００３】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過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、濾過体の濾過布は、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２ｍ
ｍ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、濾過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防止す
ることができるようになる。

【０００４】図４は、上記従来の活性汚泥濾過装置の基
本的な構成を示す断面図であり、生物反応槽１内の一側
部に生物反応に必要な酸素を供給するための散気管２が
設けられ、他側部に濾過体３が設けられ、この濾過体３
の下方に通気管４が設けられている。

【０００５】この濾過体３は不織布等の濾過布を備える
ものであり、この濾過布を通過した濾過水は濾過水排出
管５から抜き出され、処理水槽６を経て配管１２より処
理水として系外へ排出される。７は曝気による槽内液流
の整流のための仕切壁である（なお、この仕切壁は必須
ではなく、なくても良い。）。８は逆洗水槽であり、配
管１３より処理水が導入され、逆洗時にはバルブＶを開
として配管１４より濾過体３に逆洗水が送給される。Ｆ
は流量計、Ｂはブロワ、１１は原水の導入配管である。
また、１５は処理水を生物反応槽１へ返送するための配
管である。

【０００６】なお、通常、生物反応槽１内には濾過体３
が複数個並列配置されて濾過ユニットを形成しており、
濾過体３の濾過水取出管はヘッダ管５Ａで互いに連結さ
れている。

【０００７】この活性汚泥濾過装置においては、生物反
応に必要な酸素は散気管２より供給し、通気管４からは
濾過体３の洗浄用のガスを供給する。

【０００８】生物反応槽１内では、散気管２からの散気
により、散気管２を設けた槽内の一側部に上昇流が生
じ、濾過体３を設けた他側部に下降流が生じることで、
槽内液の緩やかな循環流（旋回流）が形成される。この
循環流により、濾過体３の濾過布表面に均等なクロスフ
ローが付与され、濾過が進行する。

【０００９】散気管２は、濾過体３が設けられた側とは
反対側に設けられ、濾過体３の下方に設けられておら
ず、従って、散気による気泡は上向流部分で大部分分離
されることから濾過体３が散気管２による散気の気泡と
直接接触することはない。このため、生物処理及び濾過
処理中に濾過体３の濾過布表面に形成される濾過層が気
泡によって剥離することはない。これにより、濾過処理
は安定して行われ、処理水質も安定する。

【００１０】この活性汚泥濾過装置においては、生物反
応槽１の水位よりも濾過水排出管５の開放端の水位を低
水位とし、この水位差（水頭差）ΔＨを駆動力として濾
過を進行させる。

【００１１】この活性汚泥濾過装置では、長時間濾過を
継続すると濾過体３の濾過布の表面に形成される濾過層
の圧密化により、濾過速度が低下してくる。

【００１２】従って、この濾過層の圧密化を防止するた
めに、通水を停止すると共に、濾過体３の下方に設けた
通気管４から間欠的に曝気して、濾過体３を気液混合流
の掃流にさらす（以下、この操作を「エア洗浄」と称す
場合がある。）。これにより、圧密化しつつある濾過層
を効果的に剥離除去することができ、濾過層の圧密化に
よる濾過速度の低下は防止される。更に、この曝気の間
や曝気後に、濾過体３内に逆洗水槽８の逆洗水（処理
水）を逆流させて逆洗を行う。

【００１３】なお、通気管４からの曝気による濾過層の
剥離中に濾過を継続すると、濾過体３による濾過作用が
得られず、生物反応槽１内の汚泥混合液が流出し、濾過
水の濁度が悪化する。このため、濾過層の剥離操作中に
おいては、濾過水の取り出しは停止する。

【００１４】従って、この生物反応槽１では、濾過工程
とエア洗浄及び逆洗工程とがタイムチャートに従って交
互に繰り返し実施されるように運転が行われ、通常、エ
ア洗浄及び逆洗工程は３〜２４時間に１回の頻度で２〜
６０分程度実施される。なお、エア洗浄及び逆洗工程後
の濾過再開直後に得られる濾過水は、多くの場合濁質が
多いため、清澄な濾過水が得られるまで、この初期の濾
過水は配管１５より生物反応槽１に戻す場合もある。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】このような活性汚泥濾
過装置のダイナミック濾過において、高水質の処理水を
安定に得るためには、濾過体に良好なダイナミック濾過
層を形成してこれを維持する必要があり、そのために
は、適当な濾過流束を安定に維持することが重要であ
る。即ち、濾過流束が大き過ぎるとダイナミック濾過層
が破壊されやすく、逆に小さ過ぎるとダイナミック濾過
層が圧密化して、更に濾過流束が低下することになる。

【００１６】この濾過流束は、濾過水排出管５の通水抵
抗と、ダイナミック濾過の駆動力となる生物反応槽１の
水位と濾過水排出管５の開放端の水位との水位差ΔＨに
より決まり、このうち、濾過水排出管５の通水抵抗には
殆ど変動はないものの、下水のように昼夜間等で流入水
量が大きく変動する系に適用しようとすると、生物反応
槽１の水位が大きく変動し、このため水位差ΔＨの変動
も激しく、適切な濾過流束を維持できなくなるという不
都合があった。

【００１７】本発明は上記従来の問題点を解決し、原水
の流入量が大きく変動する場合であっても、濾過流束を
安定に維持することができ、これにより高水質の処理水
を安定に得ることができるダイナミック濾過装置を提供
することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明のダイナミック濾
過装置は、実質的に懸濁粒子を通過させる目開きを有す
る濾過布を有し、該濾過布の表面にダイナミック濾過層
を形成させて懸濁粒子含有水を濾過し、濾過水を濾過水
排出管から取り出す濾過体を、懸濁粒子含有水を収容す
る水槽内に浸漬したダイナミック濾過装置であって、該
水槽の水位と前記濾過水排出管の開放端の水位との水位
差を駆動力として濾過するダイナミック濾過装置におい
て、該水槽の水位を測定する水位検出手段と、該水位検
出手段で測定された水位に基いて濾過水量を調整する濾
過水量調整手段とを設けたことを特徴とする。

【００１９】本発明のダイナミック濾過装置では、水位
検出手段で測定された水槽の水位に基いて濾過水量を調
整することにより、この水位が変動した場合でも、所定
の濾過流束を安定に維持することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。

【００２１】図１，２は、本発明のダイナミック濾過装
置を適用した活性汚泥濾過装置の実施の形態を示す断面
図であり、図１，２において、図４に示すものと同一機
能を奏する部材には同一符号を付してある。

【００２２】図１に示す活性汚泥濾過装置は、生物反応
槽１に水位計２０を設けると共に、処理水槽６にその高
さを変えることができる可動堰２４を設け、水位計２０
で測定された生物反応槽１の水位を演算装置２１に入力
し、演算装置２１で可動堰の適正な高さを演算し、この
演算結果に基いて、モータ制御装置２２によりモータ２
３を作動させて可動堰２４の上端位置を上下動させるこ
とにより、濾過の駆動力となる生物反応槽１の水位と処
理水槽６の水位との水位差ΔＨが、常に一定の値となる
ように調整し、これにより、濾過水量（濾過流束）を一
定に維持するものである。

【００２３】図２に示す活性汚泥濾過装置は、生物反応
槽１に水位計２０を設けると共に、濾過水排出管５に開
口度可変自動弁２５を設け、水位計２０で測定された生
物反応槽１の水位を演算装置２１に入力し、演算装置２
１で開口度可変自動弁２５の適正な開口度を演算し、こ
の演算結果に基いて、モータ制御装置２２によりモータ
２３を作動させて開口度可変自動弁２５の開口度を調整
することにより、濾過水量（濾過流束）を一定に維持す
るものである。

【００２４】これら図１，２に示す活性汚泥濾過装置で
あれば、原水流入量の増減で生物反応槽１の水位が変動
しても、常に濾過流束を一定に維持することができるた
め、ダイナミック濾過に好適な良好なダイナミック濾過
層を濾過体の濾過布表面に形成させて、高水質の処理水
を安定に得ることができる。

【００２５】なお、図１，２の活性汚泥濾過装置では、
原水流入量が大幅に低下して生物反応槽１の水位が設定
値以下となったことを水位計２０が検知した場合には、
濾過水排出管５に設けた開閉弁（図示せず）を閉とする
などして濾過を停止し、その後、生物反応槽１の水位が
設定値以上に上昇したら、再びこの開閉弁を開として濾
過を再開するように運転制御が行われる。

【００２６】次に、図３を参照して、本発明に用いられ
る濾過体の実施の形態について説明する。

【００２７】図３は本発明で用いられる濾過体の実施の
形態を示す図であって、（ａ）図は一部切欠正面図、
（ｂ）図は（ａ）図のＢ−Ｂ線に沿う模式的な断面図で
ある。

【００２８】この濾過体３１は、支持体３２の両面にネ
ットスペーサ（網状体）３３を介して不織布３４を取り
付け、取付枠３５で固定したものである。この支持体３
２は、その不織布３４に対面する部分が空洞部３２Ｂと
なる枠状部材からなり、この空洞部３２Ｂを塞ぐように
ネットスペーサ３３を介して不織布３４が取り付けら
れ、取付枠３５で固定されている。また、支持体３２の
上部の端面側から支持体３２の空洞部３２Ｂに連通する
洗浄水流入管３６が２本設けられ、支持体３２の底部の
端面側から支持体３２の空洞部３２Ｂに連通する濾過水
取出管３７が２本設けられている。

【００２９】支持体３２としては、濾過部材としての不
織布を支持し、水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であれば良く、特に制限は
ないが、例えば鉄、ステンレス等の金属、ポリ塩化ビニ
ル、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板
状体又は枠状体が好適である。

【００３０】不織布３４としては、ポリエステル、ポリ
プロピレン等の高分子又は銅、ステンレス等の金属材料
よりなるものであって、分離粒径３０μｍ以上、好まし
くは３０〜１０００μｍの目開きを有し、厚さが２ｍｍ
以下、特に０．１〜１ｍｍのものが不織布の目詰りを防
止して安定な濾過を行う上で好ましい。

【００３１】ネットスペーサ３３としては、その目開き
が５ｍｍ以下、好ましくは０．４〜１．７ｍｍのもので
あれば良く、種々のものを用いることができる。

【００３２】このような目開きの細かいネットスペーサ
３３で不織布３４を裏打ちすることにより、不織布３４
面の濾過流束が均一化され、ダイナミック濾過層が不織
布３４面に均等に形成されるようになり、清澄な濾過水
を安定して得ることができるようになる。

【００３３】このネットスペーサ３３と不織布３４とは
接合されて一体化されていることが好ましく、このよう
にネットスペーサ３３と不織布３４とを一体化すること
で、不織布３４の強度を高めることができる。なお、不
織布３４とスペーサ３３との接合は、両者の全体を接合
するのが濾過性能及び強度等の面より望ましいが、格子
状や端末部のみ等の部分的な接合でもかまわない。この
場合、接合方法としては、接着剤や熱、圧力、機械的な
方法が挙げられ、例えば、接着剤としてはポリアミド
系、ポリエステル系等がある。また、複数の接合方法を
組み合わせ、例えば、接着剤で不織布とスペーサを接着
し、熱（例えば１００〜２００℃）をかけながらローラ
ー間を圧力をかけながら通すことにより接合する方法等
もある。

【００３４】なお、図３に示す濾過体３１の如く、支持
体３２に空洞部３２Ｂを設ける場合、支持体が大型にな
ると、金網状のスペーサ３３のみでは不織布３４の平面
性を保持できない場合がある。この場合には、ネットス
ペーサ３３の下に目幅が広く且つ剛性のある金網状スペ
ーサ等を更に設け、不織布３４及びネットスペーサ３３
を支持するようにするのが好ましい。また、濾過や濾過
水流路を阻害しない程度の支持体や支持棒を用いて不織
布３４及びネットスペーサ３３を支持するようにしても
良い。

【００３５】このような濾過体３１では、不織布３４を
通過した濾過水は、支持体３２の空洞部３２Ｂ及び取出
管３７を経て取り出される。

【００３６】このとき、濾過体３１に使用される不織布
３４は活性汚泥粒子より目開きが大きいものであるの
で、微量の濁質や活性汚泥粒子は濾過水中に混入する。
これらの濁質、活性汚泥粒子は下方に沈降する傾向が強
い。従って、これが濾過体３１内で沈積するのを防止し
て濾過水と共に排出するために、濾過水取出管３７は図
示の如く濾過体３１の下部に設けるのが好ましい。

【００３７】このように濾過水取出管３７を濾過体３１
の下部に設け、濾過体３１内での濁質や活性汚泥粒子の
沈積を防止して濾過を行っていても、濾過を継続するこ
とにより、濾過体３１内のうち濾過水の流れの悪い部分
に少しずつ濁質や活性汚泥粒子が蓄積され、濾過性能が
悪くなる。このため、これらを濾過体３１内から排除す
るために、洗浄水（逆洗水）を供給して濾過体３１内を
洗浄する。

【００３８】図３に示す濾過体３１では、洗浄水を流入
管３６より供給し、取出管３７より排出することで濾過
体３１内の濁質等を洗い出す。この濾過体３１では、状
況に応じて、上記とは逆に、取出管３７から洗浄水を供
給して流入管３６から排出する洗浄を取り入れても良
い。この洗浄の間に、洗浄水の大部分は、不織布３４を
通過し、濾過体３１内に蓄積された濁質等を不織布３４
を通して水槽の液側へ排出し、濾過体３１内を清浄化す
る。

【００３９】このような濾過体３１は、複数連設して濾
過ユニットとして用いることもできる。

【００４０】なお、図１，２に示す活性汚泥濾過装置
は、本発明のダイナミック濾過装置の実施の形態の一例
であって、本発明はその要旨を超えない限り、何ら図示
のものに限定されるものではない。

【００４１】例えば、濾過水量の調整手段としては、図
１に示す如く可動堰により処理水槽の水位を調整するも
のの他、所定の嵩を有する物体を処理水槽内に所定の容
積分だけ沈めることにより、処理水槽の水位を上下させ
るものであっても良い。また、濾過水排出管の開放端を
直接上下動させて水位差ΔＨを変動させるものであって
も良い。

【００４２】上記の説明では、活性汚泥処理の曝気槽等
に本発明のダイナミック濾過装置を適用したものを例示
したが、本発明は何ら活性汚泥濾過装置に限定されるも
のではなく、曝気槽の後段に配置される濾過水槽や硝化
脱窒処理の硝化槽、その他各種生物処理の後段の濾過水
槽等、各種の懸濁粒子含有水を濾過処理するための装置
として有効に適用可能である。

【００４３】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明のダイナミッ
ク濾過装置によれば、原水の流入量が大きく変動する場
合であっても、良好なダイナミック濾過層を形成し得る
適正な濾過流束を維持することができ、これにより高水
質の処理水を安定に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のダイナミック濾過装置の実施の形態を
示す断面図である。

【図２】本発明のダイナミック濾過装置の他の実施の形
態を示す断面図である。

【図３】本発明で用いられる濾過ユニットの実施の形態
を示す図であって、（ａ）図は一部切欠正面図、（ｂ）
図は（ａ）図のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図４】従来の活性汚泥濾過装置を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 生物反応槽 ２ 散気管 ３ 濾過体 ４ 通気管 ５ 濾過水排出管 ６ 処理水槽 ７ 仕切壁 ８ 逆洗水槽 ２０ 水位計 ２１ 演算装置 ２２ モータ制御装置 ２３ モータ ２４ 可動堰 ２５ 自動弁 ３１ 濾過体 ３２ 支持体 ３３ ネットスペーサ ３４ 不織布 ３５ 取付枠

───────────────────────────────────────────────────── 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 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 岸根 義尚 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 守生 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 福永 和久 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 會社内 (72)発明者 落合 一成 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） 4D006 GA02 HA28 HA93 JA03Z JA04A JA08Z JA19Z JA52Z KA13 KA31 KA46 KB22 KC03 KC20 KE03Q KE07P KE21P KE22Q MA02 MA09 MA16 MA22 MA31 MB02 MC02 MC23 MC23X MC48 MC48X PA02 PA05 PB08 PB70 PC64 4D028 BC17 BD17 CA00 CB03 CD05

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 実質的に懸濁粒子を通過させる目開きを
   有する濾過布を有し、該濾過布の表面にダイナミック濾
   過層を形成させて懸濁粒子含有水を濾過し、濾過水を濾
   過水排出管から取り出す濾過体を、懸濁粒子含有水を収
   容する水槽内に浸漬したダイナミック濾過装置であっ
   て、該水槽の水位と前記濾過水排出管の開放端の水位と
   の水位差を駆動力として濾過するダイナミック濾過装置
   において、 該水槽の水位を測定する水位検出手段と、該水位検出手
   段で測定された水位に基いて濾過水量を調整する濾過水
   量調整手段とを設けたことを特徴とするダイナミック濾
   過装置。