JP2002102875A - 水質浄化装置と方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 接触ろ材に成長する微生物膜が目詰まりを起
こしにくく、水質浄化作用が低下しにくい生物ろ床式水
質浄化方法及び装置を提供すること。 【解決手段】 浄化流路内部空間を２以上のゾーンＢ１
〜Ｂ６に仕切る仕切部材Ｐ１２〜Ｐ５６を配置するとと
もに、処理原水流入部ＴＩ１及び浄化水排出部ＴＯ６の
位置及び仕切部材Ｐ１２〜Ｐ５６の配置位置が２段階ま
たはそれ以上に切り替えて処理原水の供給ゾーンＢ１〜
Ｂ６を変更することによって生物膜担体の再生を図るこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生活排水に代表さ
れる有機汚濁物質（ここではＣＯＤとＢＯＤを区別せず
にＣＯＤということがある。）を含有する排水を接触ろ
材上に微生物膜が成長する生物ろ床と有機汚濁物質を含
む処理原水とを接触させることにより処理原水を浄化す
る生物ろ床式水質浄化装置と方法に関するものである。

【０００２】

【従来技術】地方都市において、かって山林や農地とし
て利用されていた土地が宅地に転用され、そこからの排
水（生活排水）が公共水域に流入すると、排水中の有機
汚濁物質は溶存酸素の消失を招いて在来生物の生息を阻
害し、これが流入する湖沼の入口付近では当該有機汚濁
物質の嫌気性分解が生じて悪臭が発生する。また湖沼内
では窒素、リン分のために富栄養化が進行し、アオコの
発生に見られるような景観の悪化、それに伴う悪臭の発
生、魚類等生態系への影響等が現れ、またこれを水源と
する場合には飲用水が異臭を放つなど生活への影響が無
視できない状態となる。このように人間活動の結果が人
間の生活環境に影響を及ぼす結果となっている。

【０００３】生活排水に起因する公共水域の汚濁は、公
共下水道の普及や各家庭での浄化槽の設置によって軽減
される。しかし、単独浄化槽では台所や風呂の排水が未
処理のまま排出され、また合併浄化槽でも有機汚濁物質
を完全に分解除去した後に排出するわけではないので、
流域に住宅が増えればそれに対応して河川や湖沼の水質
汚濁は進行することになる。

【０００４】河川や湖沼の水質浄化対策には以下のよう
に様々なものが提案されている。 ・曝気（エアレーション、バブリング、噴水） ・マイクロバブル発生 ・オゾン注入 ・超音波（キャビテーション）の付与 ・活性炭の設置 ・木炭や竹炭の設置 ・強制水流循環 ・ヨシなどの植栽

【０００５】これらの方法は、全ての水域や汚染状況に
対して万能というわけではない。汚染域の規模、汚染の
程度、エネルギーコスト、運用性やメンテナンス性を考
慮すると、一長一短であるのが実情といえる。また、生
活排水を浄化処理するに当たっては生態系への影響が小
さく、また運転経費を低減できるという点で微生物処理
法に期待が集まっている。

【０００６】その中で生物ろ床法式水質浄化法が比較的
有利な水質浄化法として知られている。生物ろ床法式水
質浄化法はプラスチック成形物や人工芝、れき、繊維接
触ろ材、ひも接触ろ材などの単位体積あたりの接触面積
が大きい生物膜担体を河川、水路あるいはバイパス水路
等の流路に設置し、好気的な条件のもとに接触ろ材上に
生成した微生物膜の働きにより、有機物等により汚濁し
た水質を浄化するものである。

【０００７】生物ろ床には、各種微生物が生息する生物
膜が生成し、場合によってはイトミミズ等が繁殖する。
この生物ろ床は、繊維状で、かつそれを複雑に織り上げ
たような見かけの表面積の多い物質が適切であり、適用
される汚染水域にとって水質を浄化するのにふさわしい
微生物が繁殖する点に特徴がある。また生物ろ床を用い
る水質浄化法は前記したオゾン注入法や超音波法に比べ
ると穏やかな手法であり、自然界の自己浄化機能を促進
させて活用するものであって環境への負担が小さく、さ
らに運用時のエネルギーコストが小さい。さらに生物ろ
床法は汚染度や環境が変わってもその偏差分を吸収でき
るというメリットがある。

【０００８】図２１には、従来の生物ろ床法式水質浄化
装置の例を示す。汚水などの処理原水を流入部１０４よ
り浄化装置内の複数に区画し、繊維状の接触ろ材１０３
をそれぞれ配置した各処理槽１０５に順番に導入し、必
要に応じて各処理槽１０５の接触ろ材１０３の下方に設
けられた散気管１０６より空気を吹き込み曝気を行う。
各処理槽１０５の水面近傍より吊り下げられた接触ろ材
１０３上に生長した微生物膜により有機物等の汚濁物質
が分解され、浄化された処理水が排出部１０７より装置
外へ導出される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】生物ろ床法式水質浄化
方法は、好気的な条件において操作する必要があり、消
費される量に見合った量の酸素が連続的に被処理液中に
供給されなければならない。一方、微生物膜を接触ろ材
に定着させ、汚濁物質と微生物膜とを十分に接触させて
浄化させるためには、被処理水の有機汚濁物質の濃度に
も依存するが、例えば、通常の生活排水で想定される有
機汚濁物質濃度（ＢＯＤ５０ｐｐｍ程度）のとき、処理
水の浄化装置内における滞留時間が３〜８時間程度とな
るように考慮することが望ましい。

【００１０】微生物膜は、有機汚濁物質を分解しつつ成
長し、他の懸濁物質（ＳＳ）等を吸着して取り込むの
で、微生物膜量の増加速度は当該微生物膜の存在する水
質（ＢＯＤまたはＣＯＤを指標として表される有機汚濁
物質の濃度、ＳＳ濃度等）に依存する。このため、例え
ばＢＯＤ１００ｐｐｍ程度の極端に負荷の高い条件で
は、微生物膜の活性は高いが、吸着する物質の量も多い
ため、急速に微生物膜量が増加し、短時間に接触ろ材が
目詰まりを起こした状態となりやすい。一方、例えばＢ
ＯＤ２０ｐｐｍ程度の低負荷条件では微生物膜の活性は
低く、長時間経過しても微生物膜量の増加は少ない。処
理水の水質は、処理原水の流入部から下流側になるに従
い浄化され、有機汚濁物質の濃度（ＢＯＤまたはＣＯ
Ｄ）及びＳＳ濃度が減少していく。

【００１１】以上のことから、通常の生活排水で想定さ
れるＢＯＤ５０ｐｐｍ程度の負荷であるような処理原水
を浄化処理する場合、浄化処理開始直後は、処理原水の
流入部１０４に近いほど微生物膜の成長が早く、一方、
処理水の排出部１０７近傍においては、接触ろ材１０３
上にできる微生物膜量は少ない。このため上記した従来
技術の生物ろ床法式水質浄化装置では、処理原水の流入
部１０４に近い部位では、時間の経過とともに成長した
微生物膜とこれに取り込まれた懸濁物質とにより接触ろ
材１０３に徐々に目詰まりを生じるようになる。

【００１２】接触ろ材１０３の目詰まりが進行するにつ
れ、接触ろ材１０３に酸素が十分に行き渡らないため、
微生物膜の活性が下がり、水質浄化作用が低下してく
る。

【００１３】一方、排出部１０７近傍の接触ろ材１０３
は、浄化処理の開始直後、微生物膜が発達しておらず、
水質浄化作用が小さい。時間の経過に従い、上流側の接
触ろ材１０３の水質浄化作用が目詰まりによって低下し
てくると、下流側の汚濁物質の濃度が上昇してくるの
で、排出部１０７近傍の接触ろ材１０３上の微生物膜
は、徐々に発達し始め、水質浄化作用が向上してくる。
しかし、更に時間が経過すると、上流側と同様、次第に
目詰まりし始めるので再び水質浄化作用は低下するよう
になる。

【００１４】このため、従来の生物ろ床法式水質浄化装
置では、時間の経過に従い、汚濁物質が十分に浄化され
ないまま処理水が、装置外へ排出される可能性があっ
た。

【００１５】また、図２２に示すような従来の生物ろ床
を備えた水質浄化装置において、処理原水（汚染水）の
流入路１１０に生物ろ床容器１１１が設けられているの
で、生物ろ床容器１１１の入口１１２から流入する処理
原水１１３は生物ろ床容器１１１の出口１１４から出て
公共水域１１６に放出される。

【００１６】このとき流入路１１０近傍に生物ろ床容器
１１１があるため、この容器１１１に負担が加わり、一
方処理水の出口１１４近くの生物ろ床容器１１１近傍は
有効に活用されない、すなわち装置全域が均等に機能し
ないという問題があった。

【００１７】図２２に示す水浄化装置を用いた場合の生
物ろ床の生物膜の付着量分布を図２３に示すが、処理原
水の流入路１１０近傍の生物ろ床容器１１１内にのみ生
物膜が多量に生成し、圧力損失が増大し、処理原水の流
入が滞り、浄化処理能力が低下するという問題があっ
た。また、処理原水の容器入口１１２が過大な生物膜で
閉塞気味になると、そこに大量のヘドロがたまり、生物
ろ床装置として機能しなくなるという問題があった。

【００１８】本発明の課題は、生物ろ床に成長する微生
物膜が目詰まりを起こしにくく、水質浄化作用が低下し
にくい生物ろ床式水質浄化方法及び装置を提供すること
にある。また、本発明の課題は、生物ろ床と液の接触効
率を高め、また生物ろ床表面に付着堆積する汚泥量を低
減させた生物ろ床式水質浄化方法及び装置を提供するこ
とにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の上記課題は次の
構成により解決される。 （１）処理原水流入部と浄化水排出部と、前記処理原水
流入部と浄化水排出部の間に生物膜担体を有する生物ろ
床と空気供給部を有する水質浄化流路を備えた水質浄化
装置において、水質浄化流路を環状に形成し、該環状浄
化流路に前記処理原水流入部を接続し、該処理原水流入
部から供給された処理原水が環状浄化流路内を一巡した
後に水質浄化装置から排出されるように前記浄化水排出
部を接続し、さらに処理原水が一巡する環状浄化流路内
部空間を２以上に仕切る仕切部材を配置し、前記処理原
水流入部及び浄化水排出部の配置位置を変更可能にする
と共に仕切部材の配置位置が２段階またはそれ以上に切
り替え可能に設けられていることを特徴とした水質浄化
装置。

【００２０】（２）生物膜担体を有する生物ろ床と空気
供給部とを備えた水質浄化流路で生物膜担体に処理原水
を接触させて浄化する水質浄化方法において、水質浄化
流路を環状に形成し、該水質浄化流路における前記処理
原水の流入位置を逐次変更し、さらに該処理原水の流入
位置の変更に合わせて浄化水の排出位置を変更して、水
質浄化流路内を流れる液の経路を変えることを特徴とす
る水質浄化方法。

【００２１】本発明の水質浄化装置において、環状浄化
流路は仕切部材で複数ゾーンに区画され、該仕切部材は
液が仕切部材を越えて隣接するゾーン内を順次流れるよ
うに配置され、かつ、隣接する各ゾーンでは処理原水の
流れ方向が順次逆向きになるように配置されることが望
ましく、各ゾーンには、生物ろ床と空気供給部とを配置
することができる。

【００２２】また、処理原水流入部と浄化水排出部の位
置変更と環状浄化流路内の各ゾーンの仕切部材の配置変
更による液流れ方向の切替えは、ＣＯＤ除去率、生物ろ
床上における汚泥の付着状態の観察結果又は液中溶存酸
素濃度の測定等に基づいて決定した時間間隔で手動また
は自動で行うことができる。

【００２３】また、環状浄化流路内の生物膜担体を有す
る生物ろ床を可動式にして、ＣＯＤ除去率、生物ろ床上
における汚泥の付着状態の観察結果又は液中溶存酸素濃
度の測定等に基づいて適宜の位置に処理原水流入部と浄
化水排出部の位置を変更配置することができる。

【００２４】さらに、上記水質浄化装置の液後流部に該
浄化装置から排出される浄化水中に含有される懸濁状固
体粒子を除去する装置を設置してもよい。

【００２５】

【作用】生物ろ床法による汚濁水の浄化は、その表面に
生物膜を保持した生物膜担体（以後「接触ろ材」という
ことがある）の間を処理原水（被処理液）を移動させる
ことによって行われるが、液中に所定量の溶存酸素を確
保し、かつ生物ろ材全体が液とよく接触する構造でなけ
ればならない。

【００２６】すなわち、特別の対策を講じない限り、供
給された被処理液は接触ろ材全体とは接触せず、浄化装
置内の上面あるいは装置内の特定流路に沿って移動（偏
流）し、装置効率は著しく小さなものとなる。これを避
ける上で、本発明のように水質浄化装置を少なくとも２
区画以上に多段のゾーンに分割し、各ゾーンを順次流れ
る被処理液の流れを例えば隣接するゾーンでは上下Ｕタ
ーン式などのように強制的に変える方法が極めて有効と
なる。

【００２７】すなわち、被処理液の流れを、例えば上記
上下Ｕターン式に強制的に変えることにより、被処理液
は実質的に各ゾーンの上部から底部まで、あるいは底部
から上部まで貫流し、表層だけを流下するということは
ない。浄化装置の各ゾーン内にエアレーション操作を行
うことによって各ゾーン内の被処理液は混合され、これ
によっても接触ろ材と被処理液の接触効率が向上する。
これに対し、垂直面内を蛇行させることによって流路長
を長くした場合には偏流が発生し、上下Ｕターン式に比
べると効率的ではない。

【００２８】また、浄化装置内を多段に分割し、全体と
しての被処理液の流れを、例えば下降流から上昇流に変
更させると、この部分では懸濁物質が沈降分離されると
いう利点も得られる。

【００２９】浄化装置を多段に分割し、被処理液を各ゾ
ーンに順次移動させ、その直前までの液を供給するゾー
ン内の多量の汚泥が付着した接触ろ材を液流れの下流側
に位置を変更することにより、下流側に位置が変更した
接触ろ材は実質的には被処理液中の有機汚濁物質の分解
には関与せず、ここでは代わりに付着した汚泥の分解が
進行する。

【００３０】すなわち、各ゾーンを環状に配置した場合
には被処理液の供給ゾーンを変更することによって接触
ろ材の再生を図ることができる。接触ろ材に付着した汚
泥は、当該ろ材に振動、回転、揺動を与えるか、あるい
は空気量を増大させて付着した汚泥を剥離し、底部に堆
積させた後にこれを吸引除去することによっても処理で
きるが、接触ろ材に汚泥が付着した状態で微生物を分解
させ、汚泥付着量が減少した後に接触ろ材に必要に応じ
て水噴霧、振動、回転、揺動を与えるか、あるいは空気
量を増大するなどの汚泥剥離処理を行った方が効果が確
実で、かつ系外に抜き出す汚泥量が低減するため好まし
いものである。

【００３１】また、本発明の処理原水（被処理液）を受
け入れる開口部と、該開口部から分岐するダクトと、該
各分岐ダクトから導入した処理原水を浄化処理する生物
ろ床を内部に配置した容器と、該容器には前記分岐した
各ダクトにそれぞれ接続可能な複数の入口と前記入口の
接続に応じて切替え可能な浄化処理した処理水を排出す
るための複数の出口とを備えた水質浄化装置を用いて、
生物ろ床容器の入口と出口を切り換えれば、容器内全域
の生物ろ床の機能を均等に発揮できるようになる。

【００３２】生物ろ床容器で生成する生物膜量が生物ろ
床容器内でかなり均等になるため、汚染水等の処理原水
の入口部の圧力損失が低下し、処理原水が流入し易くな
って処理能力が上昇する。

【００３３】また、汚染負荷の変動に応じて、前記生物
ろ床容器の入口側と出口側を切り換えることも有効であ
る。例えば、朝と夕刻の時間帯には、比較的に生物膜の
付着量の多い部分に、汚染水を流入させるように切り換
えれば、多く生棲するバクテリアが高い汚染度を低減す
るのに好都合である。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て説明する。本発明の基本原理は生物ろ床法水質浄化装
置を多分割し、処理原水（被処理液）が各区画内を全体
として下降流と上昇流を繰り返しながら移動するなど流
れ方向を変えるとともに、被処理液の供給ゾーンを順次
移動することによって供給ゾーンに存在して多量の汚泥
が付着した接触ろ材の再生を図ることである。

【００３５】前記水質浄化装置の分割数によって本発明
が制限を受けるものではないが、ここでは隣接した直方
体状の６区画または１０区画から構成された水質浄化装
置の場合を例に本発明の実施の形態を詳しく説明する。

【００３６】代表的な水質浄化システムの構成を図１に
示す。処理原水である生活排水は沈砂池１に導かれ、ご
み及び粗大粒子を除去した後に生物ろ床法水質浄化装置
２に導かれるが、本実施の形態は水質浄化装置２の構成
及びその運転方法に特徴がある。

【００３７】図２（ａ）のステップ１に示した水質浄化
装置（平面図）はゾーンＺ１〜Ｚ６に分割され、各ゾー
ンＺ１〜Ｚ６には接触ろ材Ｂ１〜Ｂ６及び散気装置Ａ１
〜Ａ６が取り付けられている。

【００３８】図３は本実施の形態の理解を容易にするた
めに、図２（ａ）に示すステップ１（平面図）のゾーン
配列を直列式として水質浄化装置の側面図（図３
（ａ））と平面図（図３（ｂ））で表したものであり、
液の供給管と排出管の取付け、液流れ方向等は図２
（ａ）のステップ１と図３は全く同一の構成である。管
路ＴＩ１から処理原水が流入し、全体として下降流とな
ってゾーンＺ１内を移動し、ゾーンＺ１とＺ２間の仕切
板Ｐ１２の下方を経由し、ゾーンＺ２内を上昇する。被
処理液はゾーンＺ２とＺ３間の仕切板Ｐ２３を乗り越え
る形でゾーンＺ３内に流入し、ゾーンＺ３内を降下す
る。以後、ゾーンＺ４内を上昇、ゾーンＺ５内を下降、
ゾーンＺ６内を上昇し、ゾーンＺ６に取り付けられた管
路ＴＯ６から浄化水となって系外へ流出する。

【００３９】このように、ゾーンＺ１とＺ２、ゾーンＺ
３とＺ４、ゾーンＺ５とＺ６の間の各仕切板Ｐ１２、Ｐ
３４、Ｐ５６は上部が水面上に、下部は装置底部との間
に間隙部を有して取り付けられ、一方、ゾーンＺ２とＺ
３、ゾーンＺ４とＺ５の間の各仕切板Ｐ２３とＰ４５の
上部は、これを越えて液が移動できる位置に下部は底面
に密着した状態にある。ゾーンＺ６とＺ１の間の仕切板
Ｐ６１は両ゾーンＺ６、Ｚ１間の液の移動を防止できる
ように、下部が底部と密着しているだけでなく、上部が
水面上に位置するように取り付けられる。

【００４０】各ゾーン内に流入する被処理液の浄化を続
けると液流入部に当たるゾーンＺ１で汚濁物が他のゾー
ンに優先して除去される。この汚濁物はＣＯ２とＨ２Ｏ
に分解されるだけでなく、微生物膜に吸着したり、ある
いは菌体として取り込まれ、その分解残留物としての汚
泥に変化するなど、濃度低下の様式は複雑である。

【００４１】このようにして汚濁物質が除去されるが、
接触ろ材Ｂ１の表面に汚濁物が付着すると、接触ろ材Ｂ
１の有効表面積が低下し、また難分解性汚濁物質が蓄積
されるために、このゾーンＺ１においては液の流通抵抗
が増大するだけでなく、浄化機能が次第に低下する。こ
の状態でゾーンＺ１に液を供給して浄化処理を続ける
と、浄化の主体がゾーンＺ２などの液後流側に移行し、
次にはゾーンＺ３、Ｚ４、‥‥‥で浄化が進行するよう
になる。このことは、上流側から次第に接触ろ材Ｂ１、
Ｂ２、‥‥の浄化機能が失われることを意味するもので
あり、やがては装置全体として所期の浄化性能が得られ
ない事態に陥る。本発明はこの汚泥の付着堆積に起因す
るろ床の浄化機能の低下を回避するものである。

【００４２】図２（ａ）に示すステップ１に示した構成
図の様式に従って浄化処理を行い、ゾーンＺ１の浄化機
能が低下した場合、本実施の形態では図２（ｂ）のステ
ップ２に示すような構成に変化させる。すなわち、ゾー
ンＺ２とＺ３の間の仕切板Ｐ２３の上面を液面上に上昇
させてゾーンＺ２からＺ３への液の流入を遮断するとと
もに、ゾーンＺ６とＺ１の間の仕切板Ｐ６１の上面を低
下させ、その上を越えて液がゾーンＺ６からＺ１へ流入
できるように変化させる。この場合、被処理原水は管路
ＴＩ３からゾーンＺ３に供給され、順次ゾーンＺ４、Ｚ
５、Ｚ６、Ｚ１及びＺ２内を移動してゾーンＺ２の上部
に取り付けた管路ＴＯ２から浄化水となって系外へ流出
する。

【００４３】図２（ｂ）のステップ２に示した構成に従
って水質浄化を継続すると水質浄化は主としてゾーンＺ
３中で進行し、次第にゾーンＺ３の接触ろ材Ｂ３に汚泥
が付着堆積する。液中の有機汚濁物質濃度はゾーンＺ
３、Ｚ４、Ｚ５、Ｚ６、Ｚ１、Ｚ２の順に低下し、処理
液量を調整すればゾーンＺ１及びＺ２には微生物によっ
て分解可能な汚濁物質が事実上流入せず、むしろ接触ろ
材Ｂ１及びＢ２上に付着堆積した汚泥の分解が進行する
状態を実現することができる。すなわち、処理原水中の
有機汚濁物質の分解及び汚泥を形成しての液中からの消
失（＝水質浄化）が主としてゾーンＺ３において起こる
のに対し、汚濁物質の流入量が少ないゾーンＺ１及びＺ
２では接触ろ材Ｂ１及びＢ２の表面の汚泥の分解、した
がって接触ろ材Ｂ１及びＢ２のクリーニング・再生が起
こる。

【００４４】図２（ｂ）のステップ２に示した構成図の
様式に従って浄化処理を行い、ゾーンＺ３の浄化機能が
低下した場合、本実施の形態では図２（ｃ）のステップ
３に示すような構成に変化させる。すなわち、ゾーンＺ
４とＺ５の間の仕切板Ｐ４５の上面を液面上に上昇させ
てゾーンＺ４からＺ５への液の流入を遮断するととも
に、ゾーンＺ２とＺ３の間の仕切板Ｐ２３の上面を降下
させ、その上を越えて液がゾーンＺ２からＺ３へ流入す
るように変化させる。この場合、被処理原水は管路ＴＩ
５からゾーンＺ５に供給され、順次ゾーンＺ６、Ｚ１、
Ｚ２、Ｚ３及びＺ４内を移動してゾーンＺ４の上部に取
り付けた管路ＴＯ４から浄化水となって系外へ流出す
る。図２（ｃ）のステップ３の構成の場合には処理原水
の浄化は主としてゾーンＺ５において起こり、汚濁物質
の流入量が少ないゾーンＺ３及びＺ４では接触ろ材Ｂ３
及びＢ４のクリーニング・再生が起こる。この場合、ゾ
ーンＺ１及びＺ２のろ材Ｂ１及びＢ２上の汚泥量は前段
のクリーニング操作によって低減しており、高い浄化活
性を示す。

【００４５】図２（ｃ）のステップ３に示した構成図の
様式に従って浄化処理を行い、ゾーンＺ５の浄化機能が
低下した場合、再び図２（ａ）のステップ１に示すよう
な構成に従って浄化処理を行う。ただし、液供給ゾーン
の変更時点で、ゾーンＺ５及びＺ６の接触ろ材Ｂ５及び
Ｂ６には多量の汚泥が付着しており、汚濁物質がゾーン
Ｚ１及びＺ２で除去される間にゾーンＺ５及びＺ６では
クリーニング・再生が進行する。

【００４６】このように水質浄化装置を分割して処理原
水の供給ゾーンを順次変更し、同時に汚泥付着量が多い
接触ろ材をクリーニング処理することによって長期間に
わたって高い浄化性能を維持するとともに、系外に抜き
出す汚泥量を著しく低減することができる。

【００４７】なお、このように被処理原水の供給点（管
路ＴＩ１）に対して後流側のゾーン（図２（ｂ）のステ
ップ２ではゾーンＺ１、Ｚ２、図２（ｃ）のステップ３
ではゾーンＺ３、Ｚ４）は汚泥の付着量が低減し、また
付着力も低下するため、ゾーン内におけるエアレーショ
ン及びそれに起因する液乱れによっても接触ろ材上の汚
泥は比較的容易にろ材から剥離する。当該接触ろ材に振
動、回転、揺動を与えるか、あるいは接触ろ材設置部へ
所定量の空気を供給して液の乱れを大きくするなどの操
作を行うことによって残留する汚泥の剥離・除去を促進
することもできる。

【００４８】本発明の方法と異なり、被処理原水の供給
ゾーンを固定した状態で汚泥が付着した接触ろ材に水噴
霧、振動、回転、揺動を与えるか、あるいは接触ろ材設
置部へ所定量の空気を供給して液の乱れを大きくするこ
とによって付着した汚泥をある程度除去することもでき
るが、設備が複雑になるだけでなく系外に取り出す汚泥
量が本実施の形態である汚泥の微生物分解による。いわ
ゆる「その場クリーニング」操作を行う場合に比べて著
しく多いものとなる。

【００４９】上記の方法によって接触ろ材のクリーニン
グ操作を行った場合、接触ろ材上の汚泥は微生物の分解
を受けると同時にその一部は接触ろ材から剥離し、液中
に浮遊懸濁することもある。各区画のエアレーションポ
イント（散気装置取付位置）より上部では気泡によって
液が乱され、粒子は液の流れに乗って浮遊するのに対
し、エアレーションポイント以下のゾーンは実質的に液
の対流は起こらない。したがって、図４に示すような構
成にすると、ゾーンＺｍとＺｎの間の仕切板Ｐｍｎの下
端レベルＬＰと散気装置レベルＬＡの間のうちゾーンＺ
ｍＬでは粒子は理想的には速度ｕｇ＋ｕｓで降下し、ゾ
ーンＺｎＬではｕｓ−ｕｇで上昇（マイナスの場合には
沈降）する。ここに、ｕｇは粒子の自然沈降速度、ｕｓ
は液の平均流速である。

【００５０】処理液量（液の平均流速）とゾーンＺｍ、
Ｚｎの断面積を適正化することによって、各ゾーンＺ
ｍ、Ｚｎの下部において接触ろ材Ｂｍ、Ｂｎから剥離し
た汚泥粒子を沈降分離することができる。このような特
性は装置を上下Ｕターン液移動方式にすることによって
効率的に達成できるものである。

【００５１】浄化水排出管を取り付けた最後流ゾーンに
対しては接触ろ材及び散気装置を設置しないか、あるい
は散気装置位置を上昇させることによって粒子の沈降分
離特性を向上させることができるが、本実施の形態は各
ゾーンに対する接触ろ材及び散気装置の取付を一様とし
た場合に所期の効果を発現するものであり、特定ゾーン
のみを変化させることは好ましくない。

【００５２】なお、必要に応じて生物ろ床法水質浄化装
置の後段に専用の粒子捕集分離器を設置することもでき
る。粒子捕集分離器としては重力沈降槽の他、固体を存
在させた分離器を使用することができる。接触ろ材とし
て使用するバルキーな物質を充填あるいは水面近くに取
り付け、これを通して浄化水を流すことによって浮遊す
る固体粒子を極めて効率よく捕集除去することができ
る。

【００５３】本実施の形態は上記のように生物ろ床法浄
化装置の構造及び運転方法に特徴を有するものであり、
表面に生物膜が発達する限り、各種接触ろ材を使用する
ことができ、その形状としては板、粒、棒、礫、紐、ハ
ニカム、円筒、芝、各種形状成形体等を選択することが
できる。空隙率が大きく、処理液との接触効率がよいと
いう点では紐状ろ材が優れた特性を示す。生物ろ床内の
液滞留時間は処理すべき排水の性状、浄化度、ろ床構
造、水温等によって異なるが通常１〜数時間が必要であ
る。

【００５４】なお、図１における沈砂池１に対してもエ
アレーションを行い、また接触ろ材を設置してこの部分
において汚濁有機物の一部を分解することもできる。ま
た、本実施の形態によって有機汚濁物質含有排水の浄化
を継続すると各区画の底部、特に接触ろ材のクリーニン
グ・再生部に汚泥が堆積するため、図４の汚泥排出管Ｄ
ＴＯからこれを適宜排出する。この操作により、接触ろ
材上の汚泥を低レベルに抑えた状態で長期間にわたって
高い浄化性能を維持することができる。

【００５５】本実施の形態は被処理液の供給ゾーンを順
次変更することに一つの特徴を持つが、この供給ゾーン
の変更は供給ゾーンの浄化性能が所定値以下に低下した
時点で行い、その判定は標準的には被処理液供給ゾーン
におけるＣＯＤ測定結果による。

【００５６】しかし、接触ろ材への汚泥の付着状態を目
視観察することによっても容易に判定することができ
る。最初バルキーな状態にあった接触ろ材の空隙部が汚
泥によって閉塞して棒状を呈した時点で被処理液の供給
ゾーンを変更することが簡便で実用的な操作方法となる
が、浄化装置内の液中溶存酸素濃度を測定し、その値か
ら被処理液の供給ゾーン変更時期を決定することができ
る。被処理液供給ゾーン内に設置した接触ろ材に汚泥が
多量に付着した場合、このゾーンでは実質的に有機汚濁
物質の浄化がほとんど進行しないにも係わらず液中溶存
酸素は１ｐｐｍ以下に低下する。したがって、液中の溶
存酸素を連続的又は所定間隔で測定し、所定値以下の値
を示した時点で被処理液の供給ゾーンを変更することに
なるが、その基準となる溶存酸素は０．５〜２ｐｐｍ程
度である。

【００５７】なお、溶存酸素の測定は被処理液が供給さ
れるゾーンを対象に行うことを基本とするが、本実施の
形態は上下Ｕターン式の装置構造を基本とし、２つのゾ
ーンを単位として被処理液の供給ゾーンを順次変更する
ため、ゾーンＺｉに被処理液を供給する場合、ゾーンＺ
（ｉ＋１）の浄化性能がある程度低下した時点で被処理
液の供給ゾーンをＺ（ｉ＋２）に変更する、すなわち溶
存酸素の測定を被処理液の供給ゾーンの下流側隣接ゾー
ンＺ（ｉ＋１）を対象に行うこともできる。

【００５８】上記のように、ＣＯＤ、汚泥の付着状態又
は液中溶存酸素濃度の測定又は観察結果に基づいて被処
理液の供給ゾーンを変更することができるが、これらの
測定又は観察結果に基づいて適切な供給ゾーン変更時間
間隔を決定し、その時間間隔で供給ゾーンの変更を自動
的に行うようにすることもできる。

【００５９】次に本発明の効果を具体的結果によって説
明する。参考例１主として単独浄化槽を設置した約１０
０戸の住宅群からの生活排水が流入する縦５ｍ、横５
ｍ、深さ１．５ｍの沈砂池及びその下流側に設けられた
縦３．２ｍ、横３．２ｍ、深さ１．５ｍの曝気池の水の
ＣＯＤ（測定例）は降雨の影響を受けない場合にはそれ
ぞれ３０〜４０及び１８〜２７ｐｐｍであった。

【００６０】実施例１ 直径４．５ｃｍの化学繊維製紐状接触ろ材を参考例１に
記載した曝気池の水中に７日間浸漬した後、曝気池水中
で軽く揺り動かして大部分の泥状物質を除去した。この
ようにして調製し、表面に生物膜を保持した接触ろ材を
図３に示したような浄化処理部の全体サイズが縦９ｃ
ｍ、横５４ｃｍ、深さ１００ｃｍ（いずれも有効長）
で、全体が６区画（ゾーンＺ１〜Ｚ６）に分割された上
下Ｕターン式生物ろ床法水質浄化実験装置の各ゾーン
（いずれも縦９ｃｍ、横９ｃｍ、深さ１００ｃｍ）内に
上記ろ材（長さ各１ｍ）を懸垂した。

【００６１】各ゾーン間の仕切板Ｐ１２、Ｐ２３、‥‥
‥、Ｐ５６は図２（ａ）のステップ１に記載したのと同
様に配置され、タイプＡ：その上部が水面上にあり、一
方、下部が底面まで到達していない、あるいはタイプ
Ｂ：上部が水面下にあり、下部が底面まで到達する構造
である。

【００６２】各ゾーンＺ１〜Ｚ６には水面下約１ｍの位
置に気泡発生部が存在する散気装置Ａ１〜Ａ６を取り付
けた。ゾーンＺ１に参考例１に記載の温度２２．５℃、
ＣＯＤ２５．０ｐｐｍの曝気池内の生活排水（処理原
水）を流量２００ｍＬ／ｍｉｎで供給し、ゾーンＺ６か
ら溢流させた。各ゾーンＺ１〜Ｚ６には空気を約１Ｌ／
ｍｉｎで供給（エアレーション）し続け、溶存酸素濃度
を３〜６ｐｐｍに維持した。１０日後に各ゾーンＺ１〜
Ｚ６から採取した試料水のＣＯＤはＺ１で１５．０、Ｚ
２で１４．３、Ｚ３で１３．２、Ｚ４で１３．１、Ｚ５
で１３．０、Ｚ６で１３．０であり、ゾーンＺ３（ゾー
ンＺ３流出までの滞留時間：２ｈ）において浄化はほぼ
完了することが分かった。ゾーンＺ６流出液のＢＯＤは
１．５ｐｐｍであり、またこうして得られた浄化水は室
温で長時間放置しても悪臭を発生することはなかった。
浄化水の透視度は１ｍ以上であった。この場合、ゾーン
Ｚ１の接触ろ材Ｂ１上には多量の、またゾーンＺ２の接
触ろ材Ｂ２には少量の汚泥が付着していたが、ゾーンＺ
３〜Ｚ６の接触ろ材Ｂ３〜Ｂ６への汚泥付着量は目視観
察上極めて少量であった。

【００６３】比較例１ 実施例１の浄化試験を継続したところ、１５日後にはゾ
ーンＺ１の接触ろ材Ｂ１上に極めて多量の汚泥が付着
し、各ゾーンＺ１〜Ｚ６のＣＯＤはＺ１で２０．０、Ｚ
２で１９．８、Ｚ３で１９．５、Ｚ４で１９．２、Ｚ５
で１９．０、Ｚ６で１８．８ｐｐｍであった。この時点
における流入水のＣＯＤは２３．８ｐｐｍであり、実施
例１における測定値に比較して浄化性能が著しく低下し
たことを示した。浄化反応は汚泥が多量に付着したゾー
ンＺ１で進行し難いだけでなく、これ以外のゾーンＺ２
〜Ｚ６においても浄化速度は極めて小さいことが分かっ
た。これは、当初浄化反応が専らゾーンＺ１において進
行し、その後流部に当たるゾーンＺ２〜Ｚ６には汚濁物
質が流入しないために生物膜の発達が不完全であったこ
とに起因すると考えられる。

【００６４】実施例２ 比較例１の浄化試験終了後に、ゾーンＺ１〜Ｚ６にあっ
た接触ろ材Ｂ１〜Ｂ６をそれぞれゾーンＺ５、Ｚ６、Ｚ
１、Ｚ２、Ｚ３及びＺ４に移し入れ、以後実施例１と同
様にゾーンＺ１に処理原水を供給し、またゾーンＺ１〜
Ｚ６にエアレーションを行った。これは図２のステップ
１からステップ２への給液パターンの変更に相当する。

【００６５】この操作によって一時的に流出液のＣＯＤ
及び固体懸濁物質濃度が上昇したが、１２時間後におけ
る各ゾーンＺ１〜Ｚ６のＣＯＤはＺ１で１８．５、Ｚ２
で１６．５、Ｚ３で１４．３、Ｚ４で１３．５、Ｚ５で
１３．２、Ｚ６で１３．１ｐｐｍであり、装置全体の浄
化機能は完全に回復した。また、ゾーンＺ５に移し入れ
た接触ろ材Ｂ５上の汚泥は３〜４日でほぼ完全に除去さ
れた。すなわち、接触ろ材Ｂ５上の汚泥は、事実上汚濁
物質が流入しないか、あるいはこれが極めて少ないゾー
ンＺ５においてエアレーションを行うことによって分解
除去できることが明らかになった。

【００６６】実施例３ 実施例２の浄化試験を７日間継続した後に、ゾーンＺ１
〜Ｚ６にあった接触ろ材Ｂ１〜Ｂ６をそれぞれゾーンＺ
５、Ｚ６、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３及びＺ４に移し入れ、以後
実施例１と同様にゾーンＺ１に参考例１に記載したＣＯ
Ｄ３８．５ｐｐｍの沈砂池内の生活排水（処理原水）を
流量１５０ｍＬ／ｍｉｎで供給し、またゾーンＺ１〜Ｚ
６にエアレーションを行った。これはろ材配置的には図
２（ｂ）のステップ２から図２（ｃ）のステップ３への
給液パターンの変更に相当する。

【００６７】この場合も一時的に流出液のＣＯＤ及び固
体懸濁物質濃度が上昇したが、１日後における各ゾーン
Ｚ１〜Ｚ６のＣＯＤはＺ１で２５．５、Ｚ２で１９．
５、Ｚ３で１５．３、Ｚ４で１３．９、Ｚ５で１３．
５、Ｚ６で１３．３ｐｐｍであり、曝気処理なしの生活
排水を本実施の形態になる上下Ｕターン式生物ろ床法水
質浄化装置に供給した場合にも最終的には予め曝気処理
した生活排水を供給した場合と同一性状の浄化水が得ら
れることが示された。

【００６８】この場合、接触ろ材Ｂ１〜Ｂ６の配置を３
日毎に変化させて浄化試験を継続したところ、流入水の
ＣＯＤは降雨の影響を受け、１５〜４０ｐｐｍで変化し
たが、浄化水のＣＯＤは終始１２ｐｐｍ以下の値を示
し、また、２か月間運転後に装置底部に堆積した汚泥は
１０ｃｍ程度であり、この間における汚泥の抜出しは不
要であった。

【００６９】本発明は被処理液の供給点を順次変更しな
がら水質浄化装置を運転する方法に関するもので、その
主目的は被処理液の供給点付近に置かれて多量の汚泥が
付着した接触ろ材Ｂ１〜Ｂ６を浄化装置内の下流側に移
し替えることによって再生することである。この目的は
装置を多分割し、環状に配置された各ゾーンＺ１〜Ｚ６
内を方向変化、特に上下Ｕターンを繰り返しながら液を
流下させることによって最も効果的に達成することがで
きる。しかし、効果の程度を問わなければ液の流れを
正、逆二方向に切り替える方式を採用することもでき
る。すなわち、浄化装置をゾーンＺ１、Ｚ２、‥‥‥、
Ｚｎに分割し、被処理液をゾーンＺ１に供給してＺｎか
ら排出するか、あるいは逆にゾーンＺｎに供給してＺ１
から排出するかを繰り返すパターンで装置を運転するこ
ともできる。

【００７０】ただし、この方式によれば液の流れ方向を
変更した直後にはそれまで液排出部にあり、接触ろ材Ｂ
１〜Ｂ６上に生物膜が不完全な状態で生成・付着したゾ
ーンＺ１〜Ｚ６に被処理液が供給されるために浄化反応
はせいぜい装置の中央部でのみ進行することになる。こ
れを繰り返した場合、装置中央部は完全に汚泥が除去さ
れ再生される段階がないために不活性化・閉塞が起こる
危険性が高い。また、液の流れが逆転すると、それまで
液流入部にあり、したがって浄化処理が不完全な液が排
出されることになる。これらの現象は、分割したゾーン
Ｚ１〜Ｚ６を環状に配置し、各ゾーンを平均的に浄化
（汚泥付着）と再生（汚泥剥離）に使用する場合よりも
浄化効率を低下させる原因になる。

【００７１】上記実施の形態は隣接した直方体状区画か
ら構成された水質浄化装置を例に本発明の方法を詳しく
説明したが、直方体状区画が必ずしも隣接して存在する
必要はなく、所定の距離をもって存在し、各区画が管又
は堰によって連結された状態にあってもよい。また、各
区画の形状は直方体に限定されるものではなく、円柱、
三角柱、扇型柱等いずれの形態であってもよい。

【００７２】図５は、本発明の第３の実施の形態になる
生物ろ床式水質浄化装置を示す。この生物ろ床式水質浄
化装置も接触ろ材上に微生物膜が成長する生物ろ床と、
この生物ろ床を設置して処理水を流通させるための流路
とを備え、前記流路に処理原水を流入させるための流入
部の位置が可変である。同様に、処理水を排出するため
の排出部の位置が可変であり、可動式の仕切り部材を設
け、この仕切り部材の位置と前記流入部と前記排出部と
の位置をそれぞれ逐次変化させることによって前記処理
水の流通する経路が可変である。

【００７３】本実施の形態においてもＣＯＤ、ＳＳが比
較的高い原水が生物ろ床に流入し続けると、生物ろ床の
前流部では接触ろ材（図１０に示す繊維接触ろ材２３）
に生息する微生物は増殖し、接触ろ材に多量の生物膜や
ＳＳが付着し、後流部では付着量は少なくなる傾向があ
る。そこで処理原水の流入箇所をろ床の後流部にシフト
し、前流部を生物ろ床の出口にすることによって、後流
部では有機物濃度は微生物分解によって前流部より低下
するので、やがて有機物の欠乏のため微生物の増殖が停
止し、微生物数は減衰する。これによって、目詰まりし
た接触ろ材を元の構造に改善できる。

【００７４】図６に、このときの接触ろ材への生物膜付
着量の増殖の様子をモデル的に示す。▽印の時に、処理
原水の流入箇所をシフトし、生物膜付着量がピークに達
した接触ろ材が生物ろ床最後流部に来るようにすると、
接触ろ材への生物膜付着量は▽印以降減少し、目詰まり
は改善できた。また、本発明は目詰まりを改善する方式
なので、常にろ床には適正な生物膜が形成され、有機物
の接触が効率的に行われ、生物膜の活性を促進する。こ
のように本実施の形態による水質浄化を行えば、生活排
水中の大部分の有機物を分解し、河川等に清浄な水とし
て排出できる。

【００７５】図５に示す本実施の形態の生物ろ床法水質
浄化装置は主に循環水路になった生物ろ床本体１１、水
路を仕切るための仕切り板１２、またそれを固定するガ
イド１３、生物ろ床に分岐した汚水分配管１４からな
る。

【００７６】図８に本実施の形態による浄化パターンを
示す。図８（ａ）のパターンに示した構成図の様式に従
って浄化処理を行い、区画Ｂ１のろ材に汚泥が大量に付
着し、浄化性能が低下した場合、本実施の形態では図８
（ｂ）のパターンに示すような構成に仕切り板１２の位
置を変更する。この場合、処理原水の供給位置は区画Ｂ
１からＢ２に変更され、処理原水は順次Ｂ２、Ｂ３、・
・・、Ｂ１０、Ｂ１内を移動して区画Ｂ１の排出バルブ
１６から浄化水となって系外へ放出する。

【００７７】以下に、本装置を用いた生物ろ床式水質浄
化方法の例を述べる。なお、生物ろ床の馴養（生物膜固
着）は繊維接触ろ材２３を生活排水路の汚水中に数日間
吊るして行った。数日後、生物膜が付着した繊維接触ろ
材２３を引き上げ、生物ろ床法水質浄化装置に設置し、
生活排水の浄化試験を行った。

【００７８】溶存酸素（ＤＯ）は４〜６ｐｐｍ程度に調
整した。本実施の形態では区画Ｂ１の処理原水（汚水）
分配管１４の流入切替バルブ１５を開くと、流入管２４
から導入された被処理原水は区画Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３・・
・Ｂ９を浄化されながら流下し、ろ床最後流部である区
画Ｂ１０の排水バルブ１６から排出する。滞留時間が３
時間となるように送液ポンプ（図示せず）で流量調整し
た。生活排水などの汚水を長期間連続的に浄化すると、
ろ床の目詰まりが発生し、図７に示すようにＣＯＤ除去
率は連続運転開始から６日を過ぎた頃から徐々に低下
し、１２日後には３５％まで低下した。そこで生物ろ床
法水質浄化装置の区画Ｂ１とＢ１０間にある仕切り板１
２を区画Ｂ１とＢ２間のガイド１３に挿入し、さらに区
画Ｂ１の処理原水（汚水）分配管１４の流入切替バルブ
１５を閉じ、区画Ｂ２の汚水分配管１４の流入切替バル
ブ１５を開き、汚水は区画Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４・・・Ｂ
９、Ｂ１０に順に流下させ、区画Ｂ１の排水バルブ１６
から浄化水として排出した。さらに区画Ｂ２でも繊維接
触ろ材２３上に大量の生物膜が付着し、分解能が低下し
た場合、上記した場合と同様にして汚水流入箇所を区画
Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５・・・と後流部に逐次シフトさせ、目
詰まりが最もひどくなった元の最前流部をろ床の出口に
した。

【００７９】本実施の形態で水路幅５０ｃｍ、水深１０
０ｃｍ、生物ろ床容積２ｍ３とした。ＣＯＤ除去率は最
後流部から排出する処理水のＣＯＤ／原水ＣＯＤ比であ
る。なお、生活排水などに関しては地域ごとに負荷、流
量は異なるので、滞留時間は特に限定するものではない
が、処理時間は３〜４時間とするのが好ましい。

【００８０】本実施の形態において目詰まりした繊維接
触ろ材２３は適正な生物膜量に改善され、ＣＯＤ除去率
も所定値まで回復した。なお、ＣＯＤ除去率は生物ろ床
の運転条件や水質によって左右されるためにＣＯＤ除去
率の目標値は一概に決定できないが、目標とするＣＯＤ
除去率を下回った時点で処理原水の流入箇所を適宜シフ
トすればよい。

【００８１】さらに、処理原水（汚水）流入箇所は１区
画ずつ後流部にシフトしたが、繊維接触ろ材２３の目詰
まりが次の区画にも生じている場合は、これに限らず２
区画以上スキップしてもよい。

【００８２】なお、実質的に処理水の流入部と流出部に
対する生物ろ床の位置が相対的に可変であれば、図９の
生物ろ床法水質浄化装置の平面図に示すように汚水流入
部と流出部は固定して生物ろ床を区画毎に逐次移動させ
るようにしてもよい。このとき使用する生物ろ床は例え
ば、図１０のように生物ろ床式水質浄化装置は主に繊維
接触ろ材２３を備えたユニット式生物ろ床１７とそれを
吊下げたコンベア２６からなるものでユニット式生物ろ
床１７自体を移動させる。処理原水（汚水）は図９に示
す流入管２４を経由し、ユニット式生物ろ床本体１７の
区画Ｂ１に入り、区画Ｂ１０まで流下し、浄化水として
排水バルブ２５より排出される。液前流部の繊維状接触
ろ材２３に目詰まりが発生すると、区画Ｂ１〜Ｂ１０間
の仕切り板１２を取り外し、図９に示す区画Ｂ１、Ｂ
２、・・・Ｂ１０を順次流れる液流路を形成し、コンベ
ア２６を左回り（図中矢印方向）に移動させ、区画Ｂ１
の繊維接触ろ材２３を区画Ｂ１０に移動した。コンベア
２６は必要に応じて回転できる。

【００８３】また、必ずしも繊維接触ろ材２３の目詰ま
りが発生するまでユニット式生物ろ床本体１７を移動し
ないでおくのではなく、繊維接触ろ材２３が目詰まりす
る前に一定期間の間、１区画ごとにユニット式生物ろ床
１７を移動させてもよい。それによって、ろ床負荷は低
減され、安定した浄化水を排出できる。

【００８４】上述した第３の実施形態において、処理原
水（汚水）の流通する経路または生物ろ床を構成する接
触ろ材２３の処理原水（汚水）の流入部を最上流とし、
処理原水の流れに対する接触ろ材２３の位置を処理原水
の溶存酸素濃度に注目して変化させることもできる。

【００８５】図１１は、本発明の第４の実施形態を示
す。図１１に示す装置で、上述した図５に示す実施の形
態と共通する構成、作用については説明を省略する。図
１１に示す生物ろ床式浄化装置は主に循環水路になった
生物ろ床本体１１、水路を仕切るための仕切り板１２、
またそれを固定するガイド１３、ろ床に分岐した汚水分
配管１４からなり、さらにろ床の汚水の溶存酸素を測定
する溶存酸素計２７、またそれをモニタする溶存酸素モ
ニタリング装置３０を備えた構成とする。

【００８６】図５に示す実施の形態では、ＣＯＤ除去率
を指標に汚水流入箇所をシフトさせたが、ろ床に溶存酸
素計２７を設置して、これをモニタしながら溶存酸素量
（ＤＯ）を指標として汚水の流入箇所をシフトさせる。
図１２に流下距離に対する溶存酸素量を示した。●印は
所期の浄化性能を発揮している状態Ａ（図７、６日後）
における溶存酸素量を示し、×印は所期の浄化性能が得
られない状態Ｂ（図７、１２日後）における溶存酸素量
を示す。

【００８７】浄化長期運転してろ材に多量に汚泥が付着
した場合、溶存酸素量（ＤＯ）は図１２に×印で示すよ
うに前流部で欠乏する傾向になる。図１１に示す実施の
形態においても前記図５、図９に示す第３の実施の形態
と同様に各区画ごとに散気管２２を設置し、溶存酸素濃
度が４〜６ｐｐｍ程度になるように一定の流量で送気し
ているが、ろ床の溶存酸素濃度が０〜２ｐｐｍになると
実質的に生物ろ床となる繊維状接触ろ材２３の表面及び
内部は１ｐｐｍ以下の嫌気性状態になる。

【００８８】したがって、本実施の形態では溶存酸素計
２７を１ｍ間隔で設置し、さらに毎日のＤＯ分布（図１
２）を更新できるようにＤＯモニタリング装置３０を設
置した。運転開始から１２日目で図１２の溶存酸素量
（×印：状態Ｂ）に示すようにろ床前流部の溶存酸素は
２ｐｐｍ以下になった。この流下距離に対するＤＯ分布
は適宜ＤＯモニタリング装置３０によって監視され、溶
存酸素２ｐｐｍ以下になった区画が生じると、その区画
を液後流部になるように前記第３の実施の形態と同様の
操作を実施すればよい。

【００８９】図１１に示す実施の形態によって迅速にろ
床環境を整えることができ、液後流部になった目詰まり
したろ床は、自然に目詰まりを解消する。したがって、
従来法における問題点である目詰まりしたろ材があれ
ば、ろ床から引き上げて洗浄するかまたは新品ろ材に交
換するなどの手間がなくなり、作業時間が節約できる。

【００９０】また、本実施の形態のＤＯモニタリング法
は図５に示す実施の形態のＣＯＤモニタ法と比べ、処理
水（汚水）流入箇所変更時期をその場で即座に決定でき
る。図５に示す実施の形態では水をサンプリングし、さ
らにＣＯＤ分析をする手間があるが、本実施の形態では
オンラインでろ床環境（ＤＯ）をモニタし、ろ床の性能
を維持管理できる。

【００９１】なお、図５、図９、図１１に示す装置を用
いる場合にはＣＯＤやＤＯ等の水質を指標にしている
が、ろ材を目視観察すると明らかに多量に生物膜が過剰
に付着したろ材だと判断できる場合もあるので、これを
基準に位置を変えてもよい。

【００９２】図１３及び図１４は、本発明の第５の実施
の形態の水環境浄化装置の平面図であり、水環境浄化装
置に導入する処理水の流路の切り換えを行った状態を、
上方からの視図として模式的に描いたものである。

【００９３】まず、図１３について説明する。生活排水
流入路４１において装置の入口に、生活排水４２を受け
入れる入口部４３を開口する。この入口部４３は入口分
岐ダクトＡ４４と入口分岐ダクトＢ４５とに分岐する。
図１３では、切換ゲート４６によって、入口分岐ダクト
Ｂ４５は閉止してあるので、生活排水４２は、左側の入
口分岐ダクトＡ４４へ入り、生物ろ床容器４７の左側の
入口から容器４７の内部に入り、右側の放流口Ａ４９を
閉じているので生物ろ床４８（繊維状接触ろ材２３等か
らなる）の群立する処理系を左から右へと流通し、開放
されている放流口Ｂ５０から、公共水域５２へ放流５１
される。ここで生物ろ床は、繊維を編み上げて懸垂した
ものであって、多種類・大量の細菌など微少生物の棲家
になっている。

【００９４】図１４は、図１３に示す装置で入口分岐部
ダクト切換ゲート４６と放流口を切り換えた例である。
分岐部の切換ゲート４６は、入口分岐ダクトＡ４４を閉
止しているので、生活排水４２は入口分岐ダクトＢ４５
へ流入する。生物ろ床容器４７では放流口Ｂ５０を閉止
しているので、生活排水は生物ろ床容器４７内を右から
左へ流通し、開放している放流口Ａ４９から公共水域５
２へ放流５１される。

【００９５】以上のようなゲート４６の切り換えは、日
・週・月あるいは水質次第では季節単位で実施すること
が可能である。例えば一日のうち、朝と夜に汚染の負荷
が集中する傾向があるので切り換えればよい。また一週
間の場合は、平日の５日間と週末の２日間は、生活者が
家庭で過ごすトータル時間がほぼ同じであるので、月曜
と金曜に切り換えるようにする。一方季節に応じて切り
換えるケースでは、夏期が特に生活排水中の有機物が腐
敗して汚染の進行も速いので、夏期の真ん中、例えば８
月１日で切り換えを行うこともできる。

【００９６】図１５は生物ろ床容器４７において、２つ
の放出口Ａ４９及びＢ５０の設置位置側の正面図であ
る。また、図１６は生活排水４２が流入する箇所におい
て、入口分岐ダクト４４、４５における切換ゲート４６
の作動機構を示す斜視図である。この図１６では、切換
ゲート４６が入口分岐ダクトＡ４４を開き、入口分岐ダ
クトＢ４５を閉じている。切換ゲート４６は制御用モー
タ５３により行うが、これにはタイマ５５からの信号を
元に制御装置５４から駆動の指令を出す。切換ゲート４
６の開閉制御は図１７に示すようにレバー５７を手動操
作することで行っても良い。

【００９７】図１８は、切換ゲート４６の切り換えによ
り生じる生物ろ床容器４７の長手方向に対して生物膜付
着量のパターンを模式的に描いたものである。本発明に
おいては、入口分岐ダクト４４、４５と放流口４９、５
０を切り換える操作を行うために、図２２、図２３に示
す従来技術に比べて生物膜の付着量はより均等であっ
て、ろ床容器４７内の生物膜が有効に活用されているこ
とが分かる。

【００９８】図１９は、本発明になる生物ろ床容器４７
による処理済み水のＢＯＤ（生物的酸素要求量）を、先
行技術（図２２）によって処理した水のＢＯＤ＊と比較
したものである。縦軸のＢＯＤ値は、先行技術（図２
２）における処理を行ったあとのＢＯＤ＊値で割ること
で無次元化している。本発明になる手法によれば、ＢＯ
Ｄ／ＢＯＤ＊＝０．６６であり、先行技術よりもＢＯＤ
値がさらにその２／３まで下がる効果のあることが認め
られた。

【００９９】図２０は本発明になる生物ろ床容器４７を
通過した水のＳＳ（水中懸濁粒子濃度）を、先行技術
（図２２）におけるそれと比較したものである。縦軸に
おけるＳＳは、先行技術（図２２）で処理した水におけ
る水中懸濁粒子濃度ＳＳ＊で割ることで無次元化した。
本発明になる手法の場合は、ＳＳ／ＳＳ＊＝０．７２で
あって、先行法によるレベルよりもさらに３０％近く洗
浄レベルを高める効果のあることが分かる。

【０１００】

【発明の効果】本発明によれば接触ろ材と被処理液の接
触が効率的に行われるために、装置がコンパクトになる
だけでなく、接触ろ材を系外に取出したり、あるいは強
制的な水洗など特別な操作を行うことなしに、長期間に
わたって汚水の浄化性能を持続することができる。汚泥
の抜出し量が著しく少ないのも本発明の方法が持つ大き
な特徴である。処理原水を上下Ｕターン式などの方法で
流れ方向を変えることにより、固体懸濁物質の自然沈降
・分離を助長することもできる。

【０１０１】また、本発明の水質浄化装置は完全に繊維
接触ろ材間を目詰まりさせないために、ろ材内部の生物
膜の活性は高度に維持される。また、多量のＳＳや生物
膜が付着し過ぎて元の繊維構造に戻したい場合には、処
理原水流入箇所をろ床後流部にシフトし、元の処理原水
流入部のろ材に付着したＳＳや生物膜などは容易に除去
され、元に戻すことができるので、特に、多量のＳＳ、
ＢＯＤ、ＣＯＤを有する排水を浄化処理するのに適し、
生活排水、食堂排水、農村集落排水、食品工場等の排水
の浄化に多大の効果がある。

【０１０２】本発明を実施することによる効果は、生物
ろ床容器（装置）内における多数のろ床に対して、偏り
がなく均等に性能を発揮させることで、水環境改善の効
果を高められることである。さらに、この効果によって
装置をコンパクトにすることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の生活系排水に対する浄化システムの
代表的フローを示した図である。

【図２】 図１のシステムの中心となる一実施の形態の
水質浄化装置内部の構成をモデル的に示した平面図であ
る。

【図３】 図２の水質浄化装置内部の側面図（図３
（ａ））と平面図（図３（ｂ））である。

【図４】 図２の水質浄化装置の底部における液及び粒
子の流れを示した図である。

【図５】 図１のシステムの中心となる一実施の形態の
水質浄化装置の平面図である。

【図６】 図５の水質浄化装置の生物ろ床上の生物膜付
着量の経日変化を示す図。

【図７】 図５の水質浄化装置を用いた場合のＣＯＤの
経日変化を示す図である。

【図８】 図５の水質浄化装置の生物ろ床内部を示す図
である。

【図９】 図１のシステムの中心となる一実施の形態の
水質浄化装置の平面図である。

【図１０】 図９の水質浄化装置のユニット式生物ろ床
を示す鳥瞰図である。

【図１１】 図１のシステムの中心となる一実施の形態
の水質浄化装置の平面図である。

【図１２】 図１１の水浄化装置による流下距離とＤＯ
の関係を示す図である。

【図１３】 図１のシステムの中心となる一実施の形態
の水質浄化装置の平面図である。

【図１４】 図１３の水質浄化装置の他の使用形態を示
す平面図である。

【図１５】 図１３の水質浄化装置の側面図である。

【図１６】 図１３の水質浄化装置の可動部の構成を示
す斜視図である。

【図１７】 図１３の水質浄化装置の可動部の構成を示
す斜視図である。

【図１８】 図１３の水質浄化装置の特性を示す図であ
る。

【図１９】 図１３の水質浄化装置の性能を示す図であ
る。

【図２０】 図１３の水質浄化装置の性能を示す図であ
る。

【図２１】 従来の流下式生物ろ床浄化装置の斜視図で
ある。

【図２２】 従来技術の水質浄化装置を示す図である。

【図２３】 図２２の水質浄化装置における特性を示す
ものである。

【符号の説明】

１ 沈砂池 ２ 水質浄化装置 ３ エアレーション設備 Ｚ１〜Ｚ６、Ｚｍ、Ｚｎ 水質浄化槽区画ゾーン Ｐ１２〜Ｐ６１、Ｐｍｎ 仕切板 Ｂ１〜Ｂ６、Ｂｍ、Ｂｎ 接触ろ材 Ａ１〜Ａ６、Ａｍ、Ａｎ 散気装置 ＴＩ１、ＴＩ３、ＴＩ５ 処理原水流入管 ＴＯ２、ＴＯ４、ＴＯ６ 浄化水排出管 ＤＴＯ 汚泥排出管 ＬＡ 散気装置レベル ＬＰ 仕切板下端レベル ＺｍＬ、ＺｎＬ 散気装置〜仕切板下端中間レベルゾー
ン Ｚｍｎ 仕切板下端レベル下方ゾーン １１ 生物ろ床本体 １２ 仕切り板 １３ ガイド（仕切り板固定）１４ 汚水分配管 １５ 流入水切替バルブ １６ 排水バルブ １７ ユニット式生物ろ床 ２２ 散気装置 ２３ 繊維接触ろ材 ２４ 流入管 ２５ 排出管 ２６ コンベア ２７ 溶存酸素計 ３０ ＤＯモニタリング
装置 ４１ 生活排水流入路 ４２ 生活排水 ４３ 入口部 ４４ 入口分岐ダクトＡ ４５ 入口分岐ダクトＢ ４６ 切換ゲート ４７ 生物ろ床容器 ４８ 生物ろ床 ４９ 放流口Ａ ５０ 放流口Ｂ ５１ 放流 ５２ 公共水域 ５３ 切換ゲート ５４ 制御装置 ５５ タイマ ５７ 手動レバー

フロントページの続き (72)発明者 佐藤 一教 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立 株式会社呉事業所内 Ｆターム(参考） 4D003 AA01 AB02 BA01 CA03 DA07 DA11 DA19 DA29 DA30 EA17 EA18 EA30 FA01 FA03 FA07

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理原水流入部と浄化水排出部と、前記
   処理原水流入部と浄化水排出部の間に生物膜担体を有す
   る生物ろ床と空気供給部を有する水質浄化流路を備えた
   水質浄化装置において、 水質浄化流路を環状に形成し、該環状浄化流路に前記処
   理原水流入部を接続し、該処理原水流入部から供給され
   た処理原水が環状浄化流路内を一巡した後に水質浄化装
   置から排出されるように前記浄化水排出部を接続し、さ
   らに処理原水が一巡する環状浄化流路内部空間を２以上
   に仕切る仕切部材を配置し、前記処理原水流入部及び浄
   化水排出部の配置位置を変更可能にすると共に仕切部材
   の配置位置が２段階またはそれ以上に切り替え可能に設
   けられていることを特徴とした水質浄化装置。
2. 【請求項２】 処理原水流入部は液最上流部から順次環
   状浄化流路内の液流下方向に変更可能に設け、該処理原
   水流入部の変更に合わせて浄化水排出部の位置を変更可
   能にしたことを特徴とする請求項１記載の水質浄化装
   置。
3. 【請求項３】 環状浄化流路は仕切部材で複数ゾーンに
   区画され、該仕切部材は液が仕切部材を越えて隣接する
   ゾーン内を順次流れるように配置され、かつ、隣接する
   各ゾーンでは処理原水の流れ方向が順次逆向きになるよ
   うに配置され、各ゾーンには、生物ろ床と空気供給部と
   を配置したことを特徴とする請求項１記載の水質浄化装
   置。
4. 【請求項４】 処理原水流入部と浄化水排出部の配置位
   置変更と環状浄化流路内の各ゾーンの仕切部材の配置変
   更による液流れ方向の切替えを、ＣＯＤ除去率、生物ろ
   床上における汚泥の付着状態の観察結果又は液中溶存酸
   素濃度の測定に基づいて決定した時間間隔で自動的に行
   う自動化装置を設けたことを特徴とする請求項１記載の
   水質浄化装置。
5. 【請求項５】 処理原水流入部から処理原水を供給し、
   浄化水排出部から浄化水を排出する運用と、前記浄化水
   排出部から処理原水を供給し、処理原水流入部から浄化
   水を排出する運用に切り替え可能な構成からなることを
   特徴とした請求項１記載の水質浄化装置。
6. 【請求項６】 生物膜担体を有する生物ろ床を可動式に
   したことを特徴とする請求項１記載の水質浄化装置。
7. 【請求項７】 請求項１記載の水質浄化装置の液後流部
   に該浄化装置から排出される浄化水中に含有される懸濁
   状固体粒子を除去する装置を設置することを特徴とする
   水質浄化装置。
8. 【請求項８】 処理原水を受け入れる開口部と、該開口
   部から分岐するダクトと、該各分岐ダクトから導入した
   処理原水を浄化処理する生物ろ床を内部に配置した容器
   と、該容器には前記分岐した各ダクトにそれぞれ接続可
   能な複数の入口と前記入口の接続に応じて切替え可能な
   浄化処理した処理水を排出するための複数の出口とを備
   えたことを特徴とする水質浄化装置。
9. 【請求項９】 ダクトの分岐部に切換用ゲート弁を設
   け、また容器の各出口に開閉弁を設け、容器内における
   処理原水の滞留時間を長くする入口と出口の組み合わせ
   で、前記各開閉弁の開閉制御を行う制御装置を設けたこ
   とを特徴とする請求項８記載の水質浄化装置。
10. 【請求項１０】 各開閉弁の開閉制御を行う制御装置
    は、制御装置内に設けられたタイマーからの信号に基づ
    いて、日・週・月あるいは季節、朝と夕、週末と
    月〜金、夏期と冬期の少なくともいずれかに応じて開
    閉弁を作動させることを特徴とする請求項８記載の水質
    浄化装置。
11. 【請求項１１】 請求項８記載の水質浄化装置の液後流
    部に該浄化装置から排出される浄化水中に含有される懸
    濁状固体粒子を除去する装置を設置したことを特徴とす
    る水質浄化装置。
12. 【請求項１２】 各開閉弁を、手動で操作することを特
    徴とする請求項８記載の水質浄化装置。
13. 【請求項１３】 生物膜担体を有する生物ろ床と空気供
    給部とを備えた水質浄化流路で生物膜担体に処理原水を
    接触させて浄化する水質浄化方法において、 水質浄化流路を環状に形成し、該水質浄化流路における
    前記処理原水の流入位置を逐次変更し、さらに該処理原
    水の流入位置の変更に合わせて浄化水の排出位置を変更
    して、水質浄化流路内を流れる液の経路を変えることを
    特徴とする水質浄化方法。
14. 【請求項１４】 ＣＯＤ除去率、生物ろ床上における汚
    泥の付着状態の観察結果又は液中溶存酸素濃度に応じ
    て、前記生物ろ床が設置される水質浄化流路における前
    記処理原水の流入位置と浄化水の排出位置とを逐次変化
    させることを特徴とする請求項１３記載の水質浄化方
    法。
15. 【請求項１５】 前記生物ろ床が設置される水質浄化流
    路の複数箇所における処理原水の溶存酸素濃度を計測
    し、溶存酸素濃度が所定の値より低下した箇所付近から
    処理水が排出されるように処理原水の流入位置と浄化水
    の排出位置とを逐次変化させることを特徴とする請求項
    １３記載の水質浄化方法。
16. 【請求項１６】 前記生物ろ床が可動式のものであっ
    て、水質浄化流路における処理原水の流入位置と浄化水
    の排出位置を固定したままで、ＣＯＤ除去率、生物ろ床
    上における汚泥の付着状態の観察結果又は液中溶存酸素
    濃度に応じて、生物ろ床の位置を逐次移動させることを
    特徴とする請求項１３記載の水質浄化方法。
17. 【請求項１７】 水質浄化流路内を複数のゾーンに分
    け、処理原水を隣接するゾーンに順次流し、かつ隣接す
    る各ゾーンでは処理原水の流れ方向が順次逆向きになる
    ように液の流れ方向を変更しながら運転することを特徴
    とする請求項１３記載の水質浄化方法。