JP2002079284A - 水処理装置及び水処理における生物膜の膜厚制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 有機排水の水浄化処理装置において、
紐状担体２に成長した生物膜の崩壊による水処理の周期
的な不安定状態を抑制し、効率の良い水処理を行うとと
もに安定した水質の処理水を得る。 【解決手段】 水処理槽１内に配設され微生物を担持
する紐状担体２に振動を付与し、紐状担体２の表面に形
成される生物膜１３の表層部に流体の抵抗力を作用さ
せ、生物膜の膜厚を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水処理装置及び水
処理における生物膜の膜厚制御方法に関し、より詳細に
は、微生物を用いた有機排水の浄化処理装置において、
効率の良い水処理を行うとともに安定した水質の処理水
を得るために、微生物担体に、振動や気泡を含む水流
（気泡水流）を作用させることにより、流体の抵抗力を
作用させる装置であり、又、微生物担体に、振動や気泡
水流等を作用させ、流体の抵抗力を作用させることによ
り微生物担体上に成長する生物膜の膜厚を適切に制御す
る生物膜の膜厚制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】水中の有機物質を処理するために微生物
を利用した排水処理システムには、大きく分けて活性汚
泥法（浮遊微生物法）と生物膜法（固定化微生物法）の
２通りの方法がある。活性汚泥法は、システム構成やそ
のメンテナンスが比較的簡易なことから様々な場所で多
用されているが、処理能力が容積に比例することから高
効率の処理を実現しようと思うと大きな水処理槽が必要
になることが難点である。

【０００３】一方、生物膜法は、微生物固定化担体（微
生物担体）を使用することで、水処理槽内部の微生物を
高密度で保持できることから高度な水処理が可能とな
り、同じ処理能力でも水処理槽の容積をコンパクトにす
ることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、生物膜法は担
体に担持される微生物の生物膜の厚みを制御することが
困難で、処理を進めていく間には生物膜の成長しすぎた
場合には中心部分が嫌気的になってしまい、崩壊し剥離
する現象が生じ、その剥離時には一時的に水質の悪化が
生じる。この剥離は繰り返され、水処理がうまく進行す
る時期と進行しない時期とが周期的に訪れるので、この
結果、安定的な排水処理を行えないという問題があっ
た。

【０００５】本発明は、従来の生物膜法に基づく水処理
上の問題を解決することを目的とするものであり、水中
の有機物質を微生物を利用して、高効率で安定し、水処
理槽内の場所によらず均一に、しかもコンパクトな装置
でもって処理可能とすることを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、水処理槽と、該水処理槽内に配設され微生
物を担持する微生物担体と、該微生物担体に振動を付与
する振動発生装置を備えた水処理装置であって、上記振
動発生装置により上記微生物担体に振動を付与すること
により、上記微生物担体の表面に形成される生物膜の表
層部に流体の抵抗力を作用させることを特徴とする水処
理装置を提供する。

【０００７】上記微生物担体は複数本の紐状担体であ
り、上記振動発生装置は、該複数本の紐状担体を支持す
るフレームに振動を与える構成としてもよい。

【０００８】さらに、本発明は上記課題を解決するため
に、水処理槽と、該水処理槽内に配設され微生物を担持
する微生物担体と、該微生物担体に気泡を含む水流を作
用させる気泡水流発生装置を備えた水処理装置であっ
て、上記気泡水流発生装置は、水処理槽内に配設される
複数本の曝気パイプを備えており、上記曝気パイプは、
その外面に複数の上記微生物担体を付設しているととも
に、パイプ中空部と貫通する複数の小孔が形成されてお
り、上記水処理槽の外から送気される空気が上記小孔か
ら処理水中に曝気して上記気泡を含む水流を発生するこ
とを特徴とする水処理装置を提供する。

【０００９】さらに、本発明は水処理槽内に配設され微
生物を担持する微生物担体に振動を付与することによ
り、微生物担体の表面に形成される生物膜の表層部に流
体の抵抗力を作用させ、該生物膜の膜厚を制御すること
を特徴とする水処理における生物膜の膜厚制御方法を提
供する。

【００１０】上記微生物担体として、複数本の紐状担体
を利用する構成としてもよい。

【００１１】さらに、本発明は水処理槽内に配設され微
生物を担持する微生物担体に形成された生物膜の表層部
に気泡を含む水流を作用させ、該生物膜の膜厚を制御す
る生物膜の膜厚制御方法であって、上記微生物担体を、
複数本の曝気パイプの表面に付設し、上記水処理槽の外
から送気される空気を、上記曝気パイプに形成された複
数の小孔から処理水中に曝気して上記気泡水流を発生さ
せることを構成としてもよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明に係る水処理装置及び水処
理における生物膜の膜厚制御方法の実施の形態を、実施
例に基づいて図面を参照して以下説明する。

【００１３】（実施例１）図１は、本発明に係る水処理
装置及び水処理における生物膜の膜厚制御方法の実施例
１を説明する図である。

【００１４】図１において、排水を微生物を利用して処
理する水処理槽１内には、微生物を担持するための微生
物担体が設けられている。この微生物担体は、本実施例
では複数本の紐状担体２である。そして、排水導入孔３
から有機物を含有した排水を水処理槽１内に導入すると
ともに、水処理槽１外に設けられた曝気ポンプ４で水処
理槽１内に空気を送気して、水流を起こし、紐状担体２
に排水を接触させる。

【００１５】紐状担体２は、紐体部５と紐分岐部６から
成り、有機物を分解する微生物を担持し、この紐状担体
２の間を有機物含有排水が流れて接触するときに液体中
に含まれる有機物が微生物によって分解処理される。

【００１６】複数本の紐状担体２は、水平に配設された
上部フレーム７と下部フレーム８との間に支持されてい
る。そして、上部フレーム７又は上下部フレーム７、８
の一端又は両端に振動発生装置９が付設されている。

【００１７】本実施例では、振動発生装置９は、上部フ
レーム７の一端を、モーター１０の回転軸に取り付けた
円盤１１に偏心させて取り付ける構成としており、これ
により、モーター１０の回転で上部フレーム７が振動す
るように構成されている。この結果、紐状担体２は上下
方向に振動する。

【００１８】振動発生装置９は、生物膜の成長状態に応
じて、振動の状態を適宜変更できるようにすることが望
ましく、そのために振動数や振幅を調整できることが好
ましい。本実施例１では上記のように円盤１１に偏心的
に上部フレーム７を取り付けた構成を利用しており、振
動数はモーター１０の回転速度で簡単に調整可能であ
り、振幅は、偏心的な取付位置を調整するような構成を
採用すればよい。

【００１９】次に、このような実施例１に係る水処理装
置及び水処理における生物膜の膜厚制御方法の作用等を
説明する。水処理槽１内で微生物は、上下部フレーム
７、８間に並設された複数本の紐状担体２の表面に担持
されて、生物膜として成長する。そして、このように紐
状担体２に担持された微生物は、処理水の有機物質を分
解して浄化処理を行う。浄化処理済みの水は、取り出し
口１２から送り出され、下水道、河川等に放流される。

【００２０】このような生物膜の紐状担体２への付着状
況を、図１（ａ）の要部Ｘの拡大図である図１（ｂ）で
示す。生物膜１３は、紐状担体２に担持された、微生物
の糸状菌１４を核にして成長し、生物膜１３が序々に厚
くなっていく。即ち、紐状担体２に付着している微生物
は、有機物を資化するに従って個体数が増加するので、
処理が進めば進むほど紐状担体２の表面に付着している
生物膜１３は成長して膜厚が厚くなる。

【００２１】ところが、余り生物膜１３が厚くなりすぎ
ると、自己崩壊して一気に生物膜１３が剥離してしま
う。このような崩壊の原因は、明確には解明されてはい
ないが、芯部に酸素が行き届かないと微生物が好気性菌
の場合は死滅することが原因と考えられる。

【００２２】本発明に係る水処理装置及び水処理におけ
る生物膜の膜厚制御方法では、水処理中はモーター１０
により円盤１１を回転し、偏心して取り付けた上部フレ
ーム７を振動させて、複数の紐状担体２を常時、振動さ
せる。これにより、生物膜１３の表層部に水（流体）の
抵抗力を作用せしめ、ある程度の膜厚以上に生物膜１３
が成長すると、その表層部のさらに成長しようとする層
を、振り払うようにすることで、それ以上成長すること
を阻止することができる。

【００２３】このようにして、紐状担体２に担持された
生物膜１３の厚さを、芯部に酸素が行き届かずに微生物
が死滅するようなことのない、適宜の厚さに制御するこ
とができる。即ち、本発明では、紐状担体２を一定の周
期で振動させることで水の抵抗力を作用せしめ、生物膜
１３の形成具合を制御することが可能になる。

【００２４】その場合、大きな振幅で且つ高い振動数で
振動させれば生物膜１３の膜厚は薄く、小さな振幅で且
つ低い振動数で振動させれば厚く成長させることができ
る。排水の負荷に応じた生物膜の形成が可能になると同
時に、中心部が嫌気にならない程度の膜厚に制御するこ
とが実現できる。

【００２５】紐状担体２を利用した水処理において、よ
り安定的な処理を継続して行うためには、紐状担体２の
表面に形成される生物膜１３の厚みを適正に制御するこ
とが必要である。このような紐状担体２に担持された生
物膜１３の厚さは、処理すべき廃水の負荷量、微生物の
種類、水槽内の水流や泡の発生状態等の条件を考慮して
最適値にきめ、このような膜厚が保たれるように振動発
生装置９の振動周期や振幅を適宜設定すればよい。

【００２６】なお、振動発生装置は、本実施例１のよう
な偏心板を用いるものでなくても、電磁的振動装置を利
用すれば、振動数や振幅は比較的簡単に適宜、調整可能
である。

【００２７】又、実施例１では、水処理槽１内に曝気ポ
ンプ４で送気し曝気をしているが、排水導入孔３からの
排水の導入、取り出し口１２からの浄化処理済み水の取
り出し等により生じる若干の水流でも排水が微生物担体
に接触する場合は、上記曝気に係る構成は必ずしも必須
ではない。

【００２８】（実施例２）図２は、本発明に係る水処理
装置及び水処理における微生物の膜厚制御方法の実施例
２を示す図であり、図２（ａ）はその平面図であり、図
２（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図を示している。実施例２
は、水処理槽１内に配設された微生物を担持する微生物
担体に形成された生物膜の表層部に、気泡水流発生装置
によって、気泡を含む水流を作用させ、該生物膜の膜厚
を制御する生物膜の膜厚制御方法及びこのような方法を
実施する水処理装置ある。

【００２９】実施例２の気泡水流発生装置は次のような
構成である。即ち、水処理槽１を貫通し、両端部で水処
理槽１の側壁１５に、シール１６で水密的に、かつ軸受
１７で回転可能に支持された、複数本の水平に並列され
た回転曝気パイプ１８が設けられている。複数本の回転
曝気パイプ１８は、図２（ｂ）に示すように、水処理槽
１内の比較的が低位置に設けられている。

【００３０】複数の回転曝気パイプ１８は、夫々その一
端にスプロケット１９が固定されており、これら複数の
スプロケット１９に一本のエンドレスなチェーン２０が
掛けられている。このチェーン２０の一端部はモーター
２１の駆動軸に取り付けた駆動用スプロケット２１’に
取り付けられており、モーターの回転で、複数の回転曝
気パイプ１８が１分間に数回転程度のゆっくりした速度
でその軸心を中心に回転する。

【００３１】複数の回転曝気パイプ１８は、夫々水処理
槽１内に位置してその全面に送気用の小孔２２が形成さ
れている。さらに、回転曝気パイプ１８内に水処理槽１
の外部から空気が送気される。曝気ポンプ２３に接続し
た送気ライン２４がシール２５（回転する回転曝気パイ
プ１８と固定の送気ラインの間を気密的に接続可能なシ
ール）を介して接続されている。

【００３２】そして、回転曝気パイプ１８の外面には、
有機物分解用の微生物を担持するための紐状担体の紐分
岐部６が回転曝気パイプ１８の長手方向に沿って隔設さ
れている。即ち、紐状担体の紐体に相当する部分が回転
曝気パイプ１８であり、これに紐状担体の紐分岐部６が
取り付けられている。

【００３３】このような構成から成る実施例２の微生物
の膜厚制御装置及び制御方法の作用等について以下説明
する。水処理中は、モーター２１により複数の回転曝気
パイプ１８をゆっくりと回転するとともに、曝気ポンプ
２３から送気ライン２４を通して回転曝気パイプ１８内
に空気を供給する。そして、回転曝気パイプ１８内に供
給された空気が曝気パイプに形成された複数の小孔２２
から曝気、即ち気泡となって処理水の中に供給される。

【００３４】微生物は、実施例１同様に紐分岐部６の表
面に成長する。しかしながら、ある程度の膜厚以上に生
物膜が成長すると、回転曝気パイプ１８の小孔２２から
供給される気泡を伴う水流により、生物膜の表層部でさ
らに成長しようとする成長部を、振り払うようにするこ
とで、それ以上成長することを阻止することができる。

【００３５】実施例２では、複数本の回転曝気パイプ１
８に複数の紐分岐部６を長手方向に隔設し、これに微生
物を担持して生物膜を成長させ、しかも回転曝気パイプ
１８を回転させながら、その全面に形成した小孔２２か
ら水処理槽１内に曝気して、気泡を伴う水流を均等に紐
分岐部６に作用させるような構成としたので、水処理槽
１内全体にわたって均等に、紐状担体２の生物膜の膜厚
を制御することが可能となる。

【００３６】このようにして、紐分岐部６に担持された
生物膜の厚さを、芯部に酸素が行き届かずに微生物が死
滅するようなことのない、適宜の厚さに制御することが
できる。紐分岐部６に担持された生物膜の厚さは、微生
物の種類等の条件を考慮して最適値にきめ、このような
膜厚が保たれるように、空気の送気量や圧力等を適宜調
整すれば、水中内への曝気を調整でき、気泡を伴う水流
の状態が調整できる。さらに、曝気のタイミングを調整
してもよい。

【００３７】なお、実施例２では、複数本の回転曝気パ
イプ１８を水処理槽１内に水平に一段で配設したが、水
処理槽１の深さ、処理量等を考慮して、多段に配列した
構成としてもよい。又、複数本の回転曝気パイプ１８を
水処理槽１内に垂直に配設し構成としてもよい。さら
に、曝気パイプは、回転しないような構成としてもよ
い。

【００３８】以上、本発明の実施の形態を実施例に基づ
いて説明したが、本発明は、上記実施例に限定されるこ
となく、特許請求の範囲記載の技術的事項の範囲内でい
ろいろな実施例があることは言うまでもない。

【００３９】

【発明の効果】以上の構成からなる本発明に係る水処理
装置及び水処理における微生物の膜厚制御方法によれ
ば、紐状担体を利用した水処理において、従来発生して
いた紐状担体に成長した生物膜の崩壊による水処理の周
期的な不安定状態を抑制することが可能になり、非常に
安定的な水処理の実現が可能である。

【００４０】さらに処理する排水の負荷量に応じた適正
な生物膜の厚みに制御することができるので、効率の良
い水処理のプロセスを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を説明する図である。

【図２】本発明の実施例２を説明する図である。

【符号の説明】 １ 水槽処理槽 ２ 紐状担体 ３ 排水導入孔 ６ 紐分岐部 ７ 上部フレーム ８ 下部フレーム ９ 振動発生装置 １３ 生物膜 １８ 回転曝気パイプ ２２ 小孔 ２４ 送気ライン

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水処理槽と、該水処理槽内に配設され
   微生物を担持する微生物担体と、該微生物担体に振動を
   付与する振動発生装置を備えた水処理装置であって、 上記振動発生装置により上記微生物担体に振動を付与す
   ることにより、上記微生物担体の表面に形成される生物
   膜の表層部に流体の抵抗力を作用させることを特徴とす
   る水処理装置。
2. 【請求項２】 上記微生物担体は複数本の紐状担体で
   あり、上記振動発生装置は、該複数本の紐状担体を支持
   するフレームに振動を与え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】 水処理槽と、該水処理槽内に配設され
   微生物を担持する微生物担体と、該微生物担体に気泡を
   含む水流を作用させる気泡水流発生装置を備えた水処理
   装置であって、 上記気泡水流発生装置は、水処理槽内に配設される複数
   本の曝気パイプを備えており、 上記曝気パイプは、その外面に複数の上記微生物担体を
   付設しているとともに、パイプ中空部と貫通する複数の
   小孔が形成されており、 上記水処理槽の外から送気される空気が上記小孔から処
   理水中に曝気して上記気泡を含む水流を発生することを
   特徴とする水処理装置。
4. 【請求項４】 水処理槽内に配設され微生物を担持す
   る微生物担体に振動を付与することにより、微生物担体
   の表面に形成される生物膜の表層部に流体の抵抗力を作
   用させ、該生物膜の膜厚を制御することを特徴とする水
   処理における生物膜の膜厚制御方法。
5. 【請求項５】 上記微生物担体として、複数本の紐状
   担体を利用することを特徴とする請求項４記載の水処理
   における生物膜の膜厚制御方法。
6. 【請求項６】 水処理槽内に配設され微生物を担持す
   る微生物担体に形成された生物膜の表層部に気泡を含む
   水流を作用させ、該生物膜の膜厚を制御する生物膜の膜
   厚制御方法であって、 上記微生物担体を、複数本の曝気パイプの表面に付設
   し、上記水処理槽の外から送気される空気を、上記曝気
   パイプに形成された複数の小孔から処理水中に曝気して
   上記気泡水流を発生させることを特徴とする生物膜の膜
   厚を制御する生物膜の膜厚制御方法。