JP2001259633A - ダイナミック濾過装置 - Google Patents

ダイナミック濾過装置

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JP2001259633A
JP2001259633A JP2000075015A JP2000075015A JP2001259633A JP 2001259633 A JP2001259633 A JP 2001259633A JP 2000075015 A JP2000075015 A JP 2000075015A JP 2000075015 A JP2000075015 A JP 2000075015A JP 2001259633 A JP2001259633 A JP 2001259633A
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JP2000075015A
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English (en)
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Hitoshi Daido
均 大同
Eiji Aso
栄治 麻生
Mutsuro Nagai
睦郎 永井
Chinatsu Harada
千夏 原田
Akio Oyama
昭男 大山
Tatsuya Kobayashi
達也 小林
Morio Sakata
守生 坂田
Naoya Takahashi
直哉 高橋
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Kurita Water Industries Ltd
Nippon Steel Corp
Proterial Ltd
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Hitachi Metals Ltd
Kurita Water Industries Ltd
Nippon Steel Corp
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    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

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  • Activated Sludge Processes (AREA)
  • Filtration Of Liquid (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 生物反応槽の水位と濾過水排出管の開放端の
水位との水位差を駆動力とするダイナミック濾過では、
生物反応槽の水位が大きく変動すると水位差が大きく変
動し適切な濾過流束を維持できなくなる。 【解決手段】 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、可動堰を有しその水位を変更可能な集水トラフ中
に前記開放端を臨ませるダイナミック濾過装置。

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1
3に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)△H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
通過管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、適当な濾過流速を安定に維持することが重要であ
る。即ち、濾過流速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、更に濾過流速が低下することになる。
【0016】この濾過流速は、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△H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△Hの変動
も激しく、適切な濾過流速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、濾過流速を
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て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】
【課題を解決すめための手段】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
の濾過流速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。
【0022】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。
【0023】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
た板状液体又は枠状体が好適である。
【0024】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。
【0025】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。
【0026】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
面の濾過流速が均一化され、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。
【0027】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。
【0028】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。
【0029】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を経て取出される。
【0030】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。
【0031】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。
【0032】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。
【0033】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。
【0034】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。
【0035】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
とより、濾過の駆動力となる生物反応層1の水位と集水
トラフ6の水位との水位差△Hが常に一定の値となるよ
うに可動堰24の高さを調整し、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。このように
制御しながら濾過工程を所定時間継続した後エア洗浄を
行う。又は時間を決めずに濾過を継続し流量計Fの値が
所定値を下回ったときはダイナミック濾過層の圧密化ま
たは不織布の閉塞が起きていることが考えられるのでエ
ア洗浄を行う。別の運転方法は流量計Fの値が所定の範
囲の値を維持するように△H、すなわち可動堰24の高
さを調整するものである。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。このように制御しな
がら濾過工程を所定時間継続した後エア洗浄を行う。又
は時間を決めずに濾過を継続し△Hの値が所定値を上回
ったときはダイナミック濾過層の圧密化または不織布の
閉塞が起きていることが考えられるのでエア洗浄を行
う。
【0036】図2は図1の活性汚泥濾過装置における濾
過ユニット10と集水トラフ6の平面図である。濾過体31
を複数連設して形成した複数の濾過ユニット10を一つの
生物反応層1に浸漬したものである。この活性汚泥濾過
装置では1つの濾過ユニット10に1つの集水トラフ6が
対応し各可動堰24が独立した動作をするので濾過ユニ
ット10単位での運転制御が可能である。したがって各濾
過ユニット10でダイナミック濾過層や不織布の状態が異
なっても、より木目細かに運転制御に反映させることが
できる。
【0037】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、常に濾過流速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。
【0038】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。
【0039】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。
【0040】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△Hを変動させるものであって
も良い。
【0041】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。
【0042】
【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
適正な濾過流速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】図1のダイナミック濾過装置の平面図の一部で
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 集水トラフ、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 000001063 栗田工業株式会社 東京都新宿区西新宿3丁目4番7号 (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 (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 永井 睦郎 埼玉県熊谷市三ヶ尻5200番地日立金属株式 会社環境エンジニアリング事業部内 (72)発明者 原田 千夏 埼玉県熊谷市三ヶ尻5200番地日立金属株式 会社環境エンジニアリング事業部内 (72)発明者 大山 昭男 東京都新宿区西新宿三丁目4番7号栗田工 業株式会社内 (72)発明者 小林 達也 東京都新宿区西新宿三丁目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 本製鐵株式会社内 (72)発明者 高橋 直哉 千葉県富津市新富20−1新日本製鐵株式会 社技術開発本部内 Fターム(参考) 4D006 GA02 GA47 HA41 HA93 JA52Z JB04 JB07 KA13 KA31 KA43 KB22 KC02 KC03 KC05 KC14 KE21P KE24P MA03 MA16 MA22 MA31 MB02 MC02 MC23 MC48 NA50 PA05 PB08 PC62 4D028 AA01 AB00 BC01 BC17 CD05 4D041 AA17 AB03 AB17 AB18 AD12 AD16 CB04 4D066 AA01 BB12 BB20 EA06

Claims (2)

    【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、 可動堰を有しその水位を変更可能な集水トラフ中に前記
    開放端を臨ませることを特徴とするダイナミック濾過装
    置。
  2. 【請求項2】 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する濾過体を
    複数連設して濾過ユニットを形成し、濾過水を濾過水排
    出管から取り出す複数の濾過ユニットを懸濁粒子含有水
    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、 一つの濾過ユニットに対し一つの集水トラフを設け、集
    水トラフは可動堰を有しその水位を変更可能とし、前記
    開放端を前記集水トラフ中に臨ませることを特徴とする
    ダイナミック濾過装置。
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