JP2004305838A - 有機性汚水のろ過方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】極めて簡単な設備によって、下水など有機性排水のろ過装置から、有害悪臭ガスが発生しないようにできる新技術を提供する。
【解決手段】ろ材の充填層内に、下方から有機性汚水酸素含有マイクロバブルを流入させてろ過することを特徴とする有機性汚水のろ過方法。ろ材の充填層の上方又は下方の有機性汚水が流入する側に、酸素含有マイクロバブルを発生する酸素含有マイクロバブル発生装置を設けたことを特徴とする有機性汚水のろ過装置。酸素含有マイクロバブルは気泡の５０％以上が気泡径１０００μｍ以下であることが好ましい。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水などの有機性汚水のろ過に伴って発生する硫化水素などの悪臭の発生を、的確に防止できる新規なろ過方法及び装置に関する。本発明は、特に下水処理施設に流入する下水又は、有機性の懸濁粒子を含有する合流式下水道の雨天時越流水（ＣＳＯと略称される）のろ過技術として、極めて好適な新技術である。
【０００２】
【従来の技術】
最近、合流式下水道における、雨天時越流水（ＣＳＯ）の公共用水域への汚濁負荷が、大きな問題になっている。
また、下水処理施設に流入する下水は、最初沈殿池で沈殿分離されたのち、活性汚泥処理されるが、最初沈殿池のＳＳの除去率が悪いため、凝集剤を添加して凝集沈殿処理する例が北欧で普及している。しかし、汚泥発生量が多く、凝集沈殿速度が小さく、大きな沈殿池を必要とする欠点がある。そのため、ＣＳＯ及び下水を極力コンパクトな設備で固液分離できる新技術が待望されている。
【０００３】
従来、懸濁液からＳＳをろ過除去する技術は、砂、アンスラサイトなどの粒状物をろ材とする深層ろ過（Ｄｅｅｐ Ｂｅｄ Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）が公知であるが、下水などの有機性ＳＳを除去しようとすると、目詰まりが激しく、実用的でなかった。そのため近年、「上向流ろ過装置」（特許文献１）に開示されているように、粒径が数ｃｍの大粒径粒状プラスチックをろ材とする下水の上向流ろ過法が実用化された。
【０００４】
【特許文献１】
特公平６−７７６５１公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この技術では次の点が大きな問題になっている。すなわち、下水をろ過すると、ろ過層に多量の腐敗性ＳＳが蓄積する。これが腐敗し、ろ過層が嫌気性になり、硫酸還元菌が活発に活動する酸化還元電位（ＯＲＰ）、すなわち−２００ｍｖ以下になる。この結果、多量の有害悪臭ガス（硫化水素が主体）が発生する。このため有害悪臭ガスを吸引ファンとダクトで吸引し、脱臭設備に送り、有害悪臭ガスを除去することが不可欠になっており、有害悪臭ガスの除去設備が極めて多額の費用を必要とするのが実情である。
【０００６】
本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたものであり、極めて簡単な設備によって、下水など有機性排水のろ過装置から、前記のような有害悪臭ガスが発生しないようにできる新技術を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記の手段により上記の課題を解決することができた。
（１）ろ材の充填層内に、有機性汚水及び酸素含有マイクロバブルを流入させてろ過することを特徴とする有機性汚水のろ過方法。
（２）ろ材の充填層の上方又は下方の有機性汚水が流入する側に、酸素含有マイクロバブルを発生する酸素含有マイクロバブル発生装置を設けたことを特徴とする有機性汚水のろ過装置。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明のろ過技術の下水処理への一実施態様を示す構成図である。下部に原水流入部を備え、上部にろ過処理水流出部を備えたろ過塔２の内部に、たとえば、水中で浮上する中空円筒系の粒状物（粒径は２〜３ｃｍ程度）を多数充填した充填層４（空隙率９０％程度）を設ける。
【０００９】
このような空隙率の大きい充填層４に対して、下方から下水と「空気、酸素富化ガスなどの酸素含有マイクロバブル（気泡径１ｍｍ以下）」を、上向流で流入させ、下水中の有機性ＳＳ（懸濁粒子）を充填材の空隙に捕捉させてろ過除去する。前記の酸素含有マイクロバブルは、充填層４の下方に設けたマイクロバブル発生装置５より発生させる。ＳＳが除去されたろ過水３は装置の上部から流出させる。
マイクロバブル発生装置５より発生させるマイクロバブルは微細径であるため、気泡浮上速度が非常に小さい。（径５００μｍのバブルの浮上速度は０．１ｍ／ｓｅｃ程度）。このため気泡の上昇運動によって充填材をかく乱しない。その結果、ＳＳのろ過効果を悪化させることがないという重要な特性がある。ここで発生させるマイクロバブルは、その気泡の５０％以上が１０００μｍ以下であるものものが好ましく、微細径であるものの割合が少ないと、ろ材に対する作用が低減する。大部分が気泡径が１０００μｍ以上の気泡を流入させると、気泡の上昇速度が大きく、ろ層を攪乱し、ＳＳのろ過効果が悪化するため、気泡径１０００μｍ以下が好ましい。
【００１０】
充填層４内を硫酸還元菌の活動を抑止できるＯＲＰ（およそ−１００ｍｖよりプラス側の値）に維持できる。このために、本発明では、ろ過槽の流出水であるろ過水３のＯＲＰを−１００ｍｖよりプラス側の値になるように、マイクロバブル供給流量を制御する。
空気マイクロバブルは気泡径が非常に小さいため、気泡径１０００μｍ以下の気泡の酸素吸収効率は３５％以上と非常に大きい。この結果、比較的少量の空気マイクロバブルで上記のＯＲＰに設定できる。
【００１１】
また気泡径５００μｍ以下の特に微細な気泡は、浮上速度が非常に小さいため一部が充填材の空隙に捕捉され滞留することが観察された。微細な滞留気泡から酸素が液に供給されるので、非常に効果的に、充填層４内を硫化水素の発生が抑制される酸化還元電位（ＯＲＰ）状態に維持できることが認められた。
これに対し、本発明と違って気泡径が微細径であるマイクロバブルを用いずに、従来のように散気板、散気管などから気泡径が数ｍｍの酸素含有ガスを曝気すると、充填材がかく乱され、ＳＳのろ過効果が大幅に悪化し、ろ過の目的が達成できなくなってしまうのである。
【００１２】
本発明において重要な、１０００μｍ以下の微細気泡径のマイクロバブルを発生させるには、微細気孔が開いた特殊ポリウレタン膜を使用した散気板（例えば、文献平成１２年度下水道研究発表会要旨集７−２３；超微細気泡散気装置の散気特性）あるいは、再公表特許：国際公開番号ＷＯ００／６９５５０公報、「旋回式微細気泡発生装置」記載の微細気泡発生装置を適用すればよい。
【００１３】
このマイクロバブル発生装置を充填層を有するろ過塔に設置する方式としては、ろ過塔に有機性汚水（原水）を上向流で通す場合には、同装置を充填層の下方に設置することになり、このような配置が通常採られるが、有機性汚水を下向流で通す場合には同装置を充填層の上方に設置することができる。ろ過塔の下方に有機性汚水を供給して上向流で通す場合に、充填層の下方に設置したマイクロバブル発生装置から発生した酸素含有マイクロバブルが有機性汚水に混合され、その混合したものが充填層を通り、微細な気泡が充填材の空隙に捕捉されて、作用が行なわれる。なお、マイクロバブル発生装置はろ過塔の外部に設け、そこから酸素含有マイクロバブルを含む液流を導入するようにしてもよい。
【００１４】
しかして図１の装置の運転を続けると、充填層４のＳＳ捕捉容量が限界に達し、処理水３のＳＳが急増するか、又はろ過抵抗が所定値に達するので、原水の流入を止め、ろ材を洗浄する。
ろ材洗浄は、たとえば次のように行う。すなわち、槽下部の散気管６から粗大粒径の空気を数分間激しく散気して、ろ材を強くかく乱して浮上性粒子に付着している濁質を剥離させる。その後、洗浄排水７の排出管から槽内の水を急速に排出する。この結果、充填材に捕捉されていた濁質は排出され、充填層４はほぼ清浄になる。このあと再度原水１を供給し、ろ過を開始する。
【００１５】
【実施例】
以下において、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により何等制限されるものではない。
【００１６】
実施例１（下水ろ過処理試験）
直径３０ｃｍの角型筒状容器に中空円筒充填材（直径２０ｍｍ、長さ２０ｍｍ）を多数充填した高さ１ｍの充填層（充填層の空隙率９４％）を用いて下水のろ過試験を行った。
下水（ＳＳ１３０ｍｇ／リットル）を、ろ過速度１０００ｍ／ｄという高速度で、上向流で通水した。下水流量は６２．５リットル／分である。また、マイクロバブル発生装置で発生させた平均気泡径５００μｍの空気マイクロバブルを、流量８リットル／分でろ過槽内に流入させた。
【００１７】
この結果、運転開始後２時間は、ろ過水ＳＳは３１〜３８ｍｇ／リットルであった。しかし、２時間１０分後には、ろ過水ＳＳが８１ｍｇ／リットルに悪化した。そこで、２時間運転した後、原水供給を止め、洗浄を行うサイクルで運転した。洗浄は、３分間曝気を行い、１分で装置内水を全量排水する方式によって行った結果、１ヶ月運転を続けても、硫化水素の発生は数ｐｐｍ以下であった。ろ過水のＯＲＰ（酸化還元電位は−４０〜−７５ｍｖ）であった。
ろ過水ＳＳは、原水平均ＳＳ１５７ｍｇ／リットルに対し、ろ過水ＳＳ２８ｍｇ／リットルとなり、良好なＳＳ除去と悪臭発生防止が行われた。
【００１８】
比較例１
実施例１において、マイクロバブルの供給を停止した以外は同一条件で、実施例１と並列運転を行った。
この結果、運転開始１０日以後から、常にろ層上部から濃度６３０ｐｐｍもの硫化水素が検知された。洗浄排水のＯＲＰは−１８６ｍｖと非常に嫌気的であった。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、下水など腐敗しやすい有機性ＳＳを含んだ排水をろ過する際に、大きな問題になっていた硫化水素などの有害悪臭ガスの発生がなくなり、作業環境が改善される。また脱臭設備が不要になり、建設費、維持費の大きな削減ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の酸素含有マイクロバブルを流入させる上向流ろ過装置の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 原水
２ ろ過塔
３ ろ過水
４ 充填層
５ マイクロバブル発生装置
６ ろ材洗浄用粗大気泡散気管
７ 洗浄排水

Claims (2)

1. ろ材の充填層内に、有機性汚水及び酸素含有マイクロバブルを流入させてろ過することを特徴とする有機性汚水のろ過方法。
2. ろ材の充填層の上方又は下方の有機性汚水が流入する側に、酸素含有マイクロバブルを発生する酸素含有マイクロバブル発生装置を設けたことを特徴とする有機性汚水のろ過装置。

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