JP2001276869A

JP2001276869A - 排水処理装置及び処理方法

Info

Publication number: JP2001276869A
Application number: JP2000094991A
Authority: JP
Inventors: Haruyuki Chiku; 治之知久; Masato Noguchi; 真人野口
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2001-10-09

Abstract

(57)【要約】【課題】装置をコンパクト化でき、メンテナンスを容
易とし且つランニングコストを低下できる排水処理装置
及び処理方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の排水処理装置は、活性汚泥を含
有する処理槽１内の被処理水２を微生物固定化担体によ
り処理する排水処理装置２０において、複数の繊維状体
１１を束ねた繊維状体束１２を有し、その繊維状体束１
２の一部（浸漬部）が被処理水２に浸漬されるろ過体１
０、被処理水２を曝気する曝気手段を備える。この場
合、被処理水２がろ過体１０でろ過されるとき活性汚泥
の流出が十分防止される。また曝気により担体が繊維状
体束１２の浸漬部に衝突しても浸漬部での衝撃力が各繊
維状体１１に分散され、繊維状体束１２の損傷が十分防
止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、下水や産業排水等
を、活性汚泥、及び微生物固定化担体又は自己造粒汚泥
により処理する排水処理装置及び処理方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】排水処理法として、従来から、微生物を
利用して排水中の有機物を酸化分解する排水処理法が知
られているが、最近では、排水処理効率の向上の観点か
ら、この微生物を処理槽内に高濃度に保持しながら排水
を処理する付着担体法や自己造粒汚泥法等が知られてい
る。

【０００３】付着担体法や自己造粒汚泥法は、処理槽内
の被処理水を散気により循環流動させ、微生物固定化担
体や自己造粒汚泥を被処理水に十分接触させることによ
り被処理水の処理を効率よく行うものである。こうした
方法では、微生物固定化担体や自己造粒汚泥の流出を防
止するために通常処理槽内にスクリーンが設けられる。
また、スクリーンを通して活性汚泥が処理槽から流出す
るため、処理槽の後段において、活性汚泥を分離濃縮す
る沈殿槽等の固液分離装置、及び、分離濃縮した活性汚
泥を処理槽に返送する返送汚泥設備が必要となる。

【０００４】一方、排水処理法としては、活性汚泥及び
担体を含有する被処理水を曝気しながら膜を用いてろ過
を行う膜分離法が知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の排水処理法は、以下に示すような課題を有して
いた。

【０００６】すなわち従来の付着担体法や自己造粒汚泥
法は、固液分離装置及び返送汚泥設備を必要とするので
設備が大型化する。また作業者が処理槽、固液分離装
置、及び返送汚泥設備の全てについて運転、維持、管理
しなければならずメンテナンスが困難であると共に、上
記諸設備のすべてを稼動するためにランニングコストが
高くなる。

【０００７】一方、膜分離法では、担体が流動して膜表
面に繰り返し衝突することにより膜面が傷められ、被処
理水のろ過性能を維持するために膜の早期交換を余儀な
くされる場合があり、ランニングコストが高くなる。

【０００８】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、装置をコンパクト化でき、メンテナンスを容易
とし且つランニングコストを低下させることができる排
水処理装置及び処理方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の排水処理装置は、活性汚泥、及び微生物固
定化担体又は自己造粒汚泥により処理槽内の被処理水を
処理する排水処理装置において、中実状又は中空状の複
数の繊維状体を結束して構成される繊維状体束を有し、
繊維状体束の一部が浸漬部として被処理水に浸漬される
ろ過体と、被処理水を曝気する曝気手段とを備えること
を特徴とする。

【００１０】この発明によれば、繊維状体束のうちの浸
漬部が被処理水から水圧を受け、浸漬されていない非浸
漬部は被処理水から水圧を受けない。このため、浸漬部
と非浸漬部との間に差圧が発生し、浸漬部から被処理水
が侵入し、ろ過されながら非浸漬部に向かう。このと
き、繊維状体束は複数の繊維状体を結束して構成され
る、被処理水はこの結束された部分を通過するが、この
部分は繊維状体間の隙間が狭くなっているので、活性汚
泥の処理槽外への流出が十分防止される。また、曝気手
段により被処理水が曝気されると、微生物固定化担体又
は自己造粒汚泥が流動し、微生物固定化担体又は自己造
粒汚泥が繊維状体束の浸漬部に衝突すると、浸漬部での
衝撃力が各繊維状体に分散される。このため、各繊維状
体の受ける衝撃力が小さくなり、繊維状体束の損傷が十
分に防止される。

【００１１】また上記排水処理装置は、繊維状体束を、
流体を用いて逆洗する逆洗手段を更に備えることが好ま
しい。この発明によれば、逆洗手段によって繊維状体束
が逆洗されることにより、繊維状体束の目詰まりを防止
することが可能となる。

【００１２】更に本発明の排水処理方法は、活性汚泥、
及び微生物固定化担体又は自己造粒汚泥により処理槽内
の被処理水を処理する排水処理方法において、中実状又
は中空状の複数の繊維状体を結束して構成される繊維状
体束の一部を浸漬部として被処理水に浸漬することによ
り繊維状体束の一部にかかる圧力を繊維状体束の他部に
かかる圧力よりも高くして被処理水をろ過しながら曝気
することを特徴とする。

【００１３】この方法は、上記排水処理装置により有効
に実施される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の排
水処理装置の実施形態について説明する。

【００１５】図１は、本発明の排水処理装置の第１実施
形態を示す断面図である。図１に示すように、排水処理
装置２０は処理槽１を有しており、処理槽１内には被処
理水２が収容され、被処理水２中には活性汚泥３及び微
生物固定化担体４が含まれている。微生物固定化担体４
としては、例えばプラスチック片、スポンジ等の流動性
を有する担体が用いられる。処理槽１内には、有機性排
水流入ライン５を通して有機性排水が投入されるように
なっている。また処理槽１の底部近傍には散気管６が配
設され、散気管６にはその長手方向に沿って複数の散気
ノズル７が設けられている。散気管６は、空気供給ライ
ン８を介して、処理槽１の外部に置かれた空気供給装置
（例えばブロワ）９に接続されている。これら散気管
６、散気ノズル７、空気供給ライン８及び空気供給装置
９によって曝気手段が構成されている。また排水処理装
置２０は、被処理水２をろ過するろ過体１０を備えてい
る。

【００１６】ここで、ろ過体１０について説明する。

【００１７】図２は、図１のろ過体１０の側面図、図３
は、図１のろ過体１０の正面図である。図２に示すよう
に、ろ過体１０は、複数本の中実状又は中空状の繊維状
体１１を結束して構成される繊維状体束１２を備えてい
る。繊維状体１１としては、例えばナイロン製釣糸が好
適であるが、塩化ビニル、金属等を用いることもでき
る。繊維状体１１の長さは、好ましくは１５００ｍｍ以
下である。繊維状体１１の長さが１５００ｍｍを超える
と、繊維状体束１２において逆洗の効果が不均一となる
傾向がある。繊維状体１１の直径は、通常は０．１〜５
ｍｍ、好ましくは０．２５〜３ｍｍである。上記範囲を
外れると、ろ過体１０が閉塞したり汚泥流出の頻度が増
す傾向がある。

【００１８】図１に示すように、上記繊維状体束１２は
処理槽１の側壁１ａを貫通し、一端は浸漬部１３として
被処理水２に浸漬され、他端は非浸漬部１４として処理
槽１の外部に突出している。そして、繊維状体束１２の
両端はそれぞれ結束されている。結束は、図２に示すよ
うに例えば繊維状体束１２の両端をそれぞれ環状体１５
及び筒状シール部材１６に嵌め込むことにより行われ
る。また結束は、水に不溶なエポキシ樹脂等の接着剤を
繊維状体束１２の両端の外周に塗布したり繊維状体束１
２の両端に針金やバンド状のものを巻き付けたりするこ
とによっても可能である。ただし、短尺で且つ硬質の繊
維状体１１を用いて繊維状体束１２を構成する場合には
必ずしも繊維状体束１２の両端を結束する必要はなく、
いずれか一端を結束すればよい。また、繊維状体束１２
の結束した部分の直径は、通常１０〜１０００ｍｍ、好
ましくは２５〜６００ｍｍである。上記１０〜１０００
ｍｍの範囲を外れると、繊維状体束１２の製作が困難と
なる傾向があるだけでなく、コストがかかるという不具
合を生じる。更に、繊維状体束１２は、通常は図３に示
すように断面が円形であるが、断面は円形に限らず、四
角形、三角形、楕円形等如何なる形状であってもよい。

【００１９】繊維状体束１２の取付位置は、被処理水２
の液面との水頭差が４０ｋＰａ以下となる位置であるこ
とが好ましい。４０ｋＰａを超えると、繊維状体間１１
が閉塞し易くなり、透過流束が急速に低下する傾向があ
る。また繊維状体束１２は、繊維状体束１２のうち結束
されていない部分（例えば環状体１５と筒状シール部材
１６との間の部分）が少なくとも被処理水２に浸漬され
るように取り付けられることが好ましい。こうすること
で、被処理水２が繊維状体束１２の繊維状体１１間に流
入し易くなり、ろ過体１０の透過流束が向上する。

【００２０】また図１に示すように、処理槽１の外部に
突出する繊維状体束１２の他端には凹状のキャップ１７
が嵌め込まれ、このキャップ１７と繊維状体束１２の端
面との間に空間が形成されている。この空間の圧力は、
繊維状体束１２のうち被処理水２に浸漬された部分にか
かる圧力よりも低くなる。従って、その圧力差により被
処理水２が繊維状体束１２を通り、ろ過されながらキャ
ップ１７内へ処理水として収集されることになる。また
キャップ１７と処理槽１の側壁１ａとは筒状のシール部
材１６によって接続され、このシール部材１６により被
処理水２がろ過体１０の外周に沿って直接キャップ１７
内へ漏出しないようになっている。

【００２１】またキャップ１７には処理水排出ライン１
８が接続され、処理水排出ライン１８には処理水排出弁
１９が設置されている。また処理水排出ライン１８のキ
ャップ１７と処理水排出弁１９との間の部分からは逆洗
ライン２１が延びており、その先端にブロワ２２が取り
付けられている。そして、逆洗ライン２１には逆洗弁２
３が取り付けられている。従って、逆洗弁２３を開、処
理水排出弁１９を閉とし、ブロワ２２を作動すると、逆
洗ライン２１を通して空気が処理水排出ライン１８に導
入され、この空気は繊維状体束１２を通って被処理水２
中に流入する。これにより繊維状体束１２の逆洗が行わ
れる。なお、処理水排出ライン１８、逆洗ライン２１、
ブロワ２２及び逆洗弁２３により逆洗手段が構成されて
いる。

【００２２】次に、前述した排水処理装置２０を用いた
排水処理方法について説明する。

【００２３】まず有機性排水流入ライン５を通して有機
性排水を処理槽１内に投入する。すると、ろ過体１０の
一端が浸漬部１３として被処理水中に浸漬される。この
とき、浸漬部１３は被処理水から水圧を受ける。一方、
ろ過体１０の非浸漬部１４は被処理水から水圧を受け
る。このため、ろ過体１０の浸漬部１３とキャップ１７
内の空間との間には差圧が発生する。従って、浸漬部１
３から被処理水が侵入し、ろ過されながらキャップ１７
内の空間に処理水として収集される。このとき、繊維状
体束１２は複数の繊維状体１１を結束して構成され、被
処理水はこの結束された部分を通過するが、この部分は
繊維状体間の隙間が狭くなっているので、活性汚泥の処
理槽２外への流出が十分防止される。従って、排水処理
装置２０の後段に、活性汚泥を分離する固液分離装置、
及び活性汚泥を排水処理装置２０に返送する返送汚泥設
備が不要となる。よって、排水処理装置２０のコンパク
ト化を図ることができ、作業者による運転・維持・管理
が容易になると共にランニングコストを低くすることが
できる。

【００２４】一方、空気供給装置９によって、空気供給
ライン８を通して空気を散気管６に送り、散気ノズル７
を通して空気を気泡化し、気泡２４によって被処理水２
を曝気する。すると、気泡２４は被処理水２中を上昇
し、これによって被処理水２中の活性汚泥及び微生物固
定化担体４が流動し、微生物固定化担体４が繊維状体束
１２に衝突する。このとき、繊維状体１１での衝撃力が
隣接の繊維状体１１に伝わって分散されるため、各繊維
状体１１の受ける衝撃力が弱まり、繊維状体束１２の損
傷が十分に防止される。従って、膜等に比べて早期交換
が不要となり、ランニングコストをより低くすることが
できる。

【００２５】こうして被処理水２をろ過すると、繊維状
体束１２に次第に固形分が詰まり、ろ過体１０の透過流
束が低下してくる。従って、ろ過体１０を逆洗する必要
がある。逆洗に際しては、まず処理水排出弁１９を閉じ
逆洗弁２３を開いた状態でブロワ２２を作動する。する
と、ブロワ２２から逆洗ライン２１を通して空気が処理
水排出ライン１８に導入され、その空気は繊維状体束１
２に送られる。このときの逆洗時の圧力は、浸漬部１３
にかかる被処理水２の水圧より高ければよく、通常は１
０〜１０００ｋＰａである。これにより繊維状体１１に
捕捉される懸濁物質等の固形分が空気によって繊維状体
１１の間から被処理水２中に戻され、これによってろ過
体１０のろ過性能が回復し、透過流束がもとに戻る。逆
洗弁２３を閉じ処理水排出弁１９を開くと、ろ過体１０
の逆洗が終了し、再び被処理水２のろ過が始まる。

【００２６】逆洗は例えば定時的に行う。この場合、例
えば処理水排出弁１９及び逆洗弁２３を自動化し、タイ
マーにより定時的に処理水排出弁１９を閉じて逆洗弁２
３を開くようにする。そして、逆洗が終了したときには
処理水排出弁１９を開いて逆洗弁２３を閉じる。逆洗の
頻度は、好ましくはろ過時間２〜１５００分に１度であ
る。２分未満では、洗浄の頻度が多すぎて処理水の回収
率が低下する傾向があり、１５００分を超えると、固形
分がろ過体１０に過剰に捕捉されて透過流束が低下する
傾向がある。１回あたりの逆洗時間は、２〜２００秒が
好ましい。逆洗時間が２秒未満では十分な洗浄が行え
ず、ろ過能力の回復が不十分となる傾向があり、２００
秒を超えると、洗浄時間を増やしてもろ過能力の回復の
度合いが変わらなくなる傾向がある。

【００２７】なお、逆洗用の流体としては、空気に代え
て水蒸気、炭酸ガス、窒素ガス、アルゴンガス等の気
体、工業用水、オゾン水等の液体、あるいは上記液体と
気体とを混合した気液混合水等を用いることも可能であ
る。

【００２８】次に本発明の排水処理装置の第２実施形態
について説明する。なお、図４において、第１実施形態
と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付
す。

【００２９】本実施形態の排水処理装置３０は、図４に
示すように、まずろ過体１０全体が被処理水２中に浸漬
されている点で第１実施形態の排水処理装置２０と相違
する。すなわち繊維状体束１２の一端（浸漬部）１３、
シール部材１６及びキャップ１７が被処理水２に浸漬さ
れており、繊維状体束１２の他端（非浸漬部）１４はキ
ャップ１７内に収容され、被処理水２に浸漬されていな
い。この場合でも、ろ過体１０においては、繊維状体束
１２の浸漬部１３にかかる圧力が非浸漬部１４にかかる
圧力よりも大きくなる。従って、ろ過体１０によって被
処理水２がろ過されながら処理水としてキャップ１７内
へ収集される。このとき、第１実施形態の場合と同様、
繊維状体１６はシール部材１６によって結束され、被処
理水２がこの結束された部分を通過するので、被処理水
２中の活性汚泥の流出を十分に防止することができる。
従って、排水処理装置３０の後段に、固液分離装置及び
返送汚泥設備が不要となる。よって、排水処理装置３０
のコンパクト化を図ることができ、作業者による運転・
維持・管理が容易になると共にランニングコストを低く
することができる。更に良好な水質の処理水を得ること
ができ、且つ被処理水２の処理速度も通常の膜分離法を
用いた場合に比べて著しく向上させることができる。

【００３０】また本実施形態の排水処理装置３０は、処
理槽１内に隔壁２５を有している点でも第１実施形態の
排水処理装置２０と相違する。この場合、隔壁２５は処
理槽１の側壁１ａに沿って設けられ、散気管６は、側壁
１ｂと隔壁２５との間であって処理槽１の底部近傍に設
けられる。これにより、被処理水２中における乱流等の
発生が防止され、被処理水２中の有機物と微生物固定化
担体４の微生物との接触効率が向上し、被処理水２の処
理効率がより高くなる。

【００３１】なお、本発明は、前述した第１及び第２実
施形態に限定されるものではない。例えば上記第１及び
第２実施形態では、ろ過体１０が処理槽１の側壁１ａを
貫通してその一部が被処理水２に浸漬されたり、ろ過体
１０全体が被処理水２中に浸漬されたりしているが、少
なくともろ過体１０の一部が被処理水２に浸漬されてい
ればその取付位置は限定されず、ろ過体１０は処理槽１
の底部を貫通するように取り付けられていても良い。

【００３２】また、第１及び第２実施形態では、ろ過体
１０によって処理水を得るに際して吸引ポンプを用いて
いないが、吸引ポンプを用いて被処理水２を吸引し、処
理水を得るようにしてもよい。この場合、吸引ポンプ
は、キャップ１７とともに差圧発生手段を構成する。

【００３３】更に、第１及び第２実施形態では、被処理
水２中に微生物固定化担体４が含まれているが、微生物
固定化担体４に代えて自己造粒汚泥が含まれていてもよ
い。

【００３４】また、第１及び第２実施形態では、ろ過体
１０の逆洗に使用する空気が専用のブロワ２２から供給
されているが、被処理水２の曝気に用いるブロワ９を曝
気と逆洗に兼用してもよい。

【００３５】更に、ろ過体１０の逆洗は、上記第１及び
第２実施形態に記載された方法に限定されず、以下のよ
うに行うこともできる。すなわち処理水排出ライン１８
に流量計を設置し、流量計で測定された処理水の透過流
束が所定値（例えば１０ｍ³／ｍ²／ｄ）以下まで低下し
たときに例えば２〜２００秒間ろ過体１０の逆洗を行う
ようにしてもよい。この場合、流量計で測定される透過
流束に基づき、処理水排出弁１９及び逆洗弁２３の開閉
を制御する制御装置を用いることが好ましい。

【００３６】次に本発明の内容を実施例を用いて具体的
に説明する。

【００３７】

【実施例】（実施例１）繊維状体として長さ５０ｃｍ、
直径０．７５ｍｍのナイロン製釣糸を用い、これを複数
本束ねて直径２０ｃｍの繊維状体束とし、その両端にエ
ポキシ樹脂を塗布して両端を集束固定したろ過体を作製
した。このろ過体を、濃度６０００ｍｇ／ｌの活性汚泥
を収容する実効容積２ｍ³の処理槽の側壁から挿入し、
ろ過体の一端を被処理水中に浸漬し、繊維状体束の他端
にはキャップを嵌め込んだ。そして、被処理水中に粒径
３ｍｍのポリプロピレンからなる微生物固定化担体を投
入した。こうして図１に示すような排水処理装置を作製
した。そして、ブロワを作動し、被処理水を曝気しなが
らろ過して処理水を回収し、処理水中に含まれる活性汚
泥濃度を測定した。活性汚泥濃度は、処理水を孔径１μ
ｍのガラス繊維ろ紙で一定量ろ過し、そのろ紙上に残っ
た物の乾燥重量を測定することにより算出した。その結
果、活性汚泥濃度は３ｍｇ／リットル未満であった。

【００３８】（比較例１）ろ過体に代えてスクリーンを
設置し、更に処理槽の後段に沈殿槽を設けた以外は実施
例１と同様にして処理水中の活性汚泥濃度を測定した。
その結果、処理水中の活性汚泥濃度は３０ｍｇ／リット
ルであった。

【００３９】上記実施例及び比較例の結果、本発明の排
水処理装置によれば、活性汚泥の流出を十分防止できる
ことが分かった。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の排水処理装
置及び処理方法によれば、ろ過体によるろ過に際して活
性汚泥の流出が十分に防止されるため、後段に活性汚泥
を分離する固液分離装置や返送汚泥設備等が不要とな
り、装置をコンパクト化できる。また、ろ過体を運転、
維持、管理するだけでよいためメンテナンス性が向上す
ると共にランニングコストを低下させることができる。
更に被処理水の曝気により微生物固定化担体又は自己造
粒汚泥が繊維状体束に衝突してもこの衝撃力が各繊維状
体に分散されるので、繊維状体束の損傷が十分防止さ
れ、ろ過体の早期交換が不要となり、ランニングコスト
をより低くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の排水処理装置の一実施形態を
示す断面図である。

【図２】図２は、図１のろ過体の側面図である。

【図３】図３は、図１のろ過体の正面図である。

【図４】図４は、本発明の排水処理装置の他の実施形態
を示す断面図である。

【符号の説明】

１…処理槽、２…被処理水、３…活性汚泥、４…微生物
固定化担体又は自己造粒汚泥、６…散気管（曝気手
段）、７…散気ノズル（曝気手段）、８…空気供給ライ
ン（曝気手段）、９…空気供給装置（曝気手段）、１０
…ろ過体、１１…繊維状体、１２…繊維状体束、１９…
処理水排出弁（逆洗手段）、２０，３０…排水処理装
置、２１…逆洗ライン（逆洗手段）、２３…逆洗弁（逆
洗手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4D003 AA12 AB02 BA02 CA02 EA30 FA03 4D028 AB00 BB02 BC03 BC17 BD16 CB08 4D041 AA17 AB02 AB21 AC01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】活性汚泥、及び微生物固定化担体又は自
己造粒汚泥により処理槽内の被処理水を処理する排水処
理装置において、中実状又は中空状の複数の繊維状体を結束して構成され
る繊維状体束を有し、前記繊維状体束の一部が浸漬部と
して前記被処理水に浸漬されるろ過体と、前記被処理水を曝気する曝気手段と、を備えることを特
徴とする排水処理装置。
【請求項２】前記繊維状体束を逆洗する逆洗手段を更
に備えることを特徴とする請求項１に記載の排水処理装
置。
【請求項３】活性汚泥、及び微生物固定化担体又は自
己造粒汚泥により処理槽内の被処理水を処理する排水処
理方法において、中実状又は中空状の複数の繊維状体を結束して構成され
る繊維状体束の一部を浸漬部として前記被処理水に浸漬
することにより前記繊維状体束の前記浸漬部にかかる圧
力を、前記繊維状体束のうち前記被処理水に浸漬されて
いない部分にかかる圧力よりも高くして前記被処理水を
ろ過しながら曝気することを特徴とする排水処理方法。