【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば汚水の合併処理槽等の固定濾床を形成する固定床用濾材と、これを用いた汚水中の窒素除去方法の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従前から、中規模以下の合併処理槽に於いては、図４に示すような上流側（前段）の嫌気性濾床槽Ａと下流側（後段）の好気性処理槽Ｂとを組み合せた方式が多く採用されており、前段の嫌気性濾床槽Ａには、立体骨格様や立体網様等のプラスチック製嫌気処理濾材Ｄが充填されていて、ここで汚水中の有機固形物の可溶化、低分子化及び汚泥のメタンガス化による減溶化等が行われると共に、後段の好気性処理槽Ｂに於いてアンモニア性窒素成分が硝化された汚水の一部Ｃ２を受け入れして、嫌気処理濾材に付着した脱窒素菌の働きにより、汚水内の前記アンモニア性窒素成分の硝化物である硝酸性窒素や亜硝酸性窒素をガス化分解することにより、窒素成分の除去が行われている。
【０００３】
また、前記後段の好気性処理槽Ｂには、プラスチック製波板から成る濾床材が充填された接触曝気方式や流動担体を流動させる担体流動曝気方式、生物濾過層を形成した生物濾過方式等の各種の方式が適宜に用いられており、何れの方式に於いても、処理槽Ｂの下部に散気装置を設けて送風機からの空気を処理槽Ｂ内へ供給することにより、充填された好気性濾床材の表面に好気性微生物を付着増殖させ、汚水Ｃ１内の有機物の分解並びにアンモニア性窒素成分の硝化等を行なわさせることによって、ＢＯＤ、ＣＯＤ並びに必要な場合には窒素を所定の濃度以下に低減させたあと、処理済み水Ｃ３を公共水域へ放出するようにしている。
【０００４】
更に、中規模以上の合併処理槽では、図５に示すように嫌気処理槽Ａを省いて好気性処理槽Ｂのみを設け、処理槽Ｂ内にスポンジ製担体Ｓを充填してこれを曝気流動させると共に、スポンジ製担体Ｓに好気性部分（外表面部）と嫌気性部分（内方部）とを共存させ、これによって前記有機物の分解除去と脱窒素反応を処理槽Ｂ内で同時に行うようにした方式のものが利用されている（特開平４−９４８００号等）。
【０００５】
ところで、前記何れの方式を採用するにしても、生物学的処理により汚水中の窒素を除去するためには、公知の数１に示すようなアンモニア態窒素を硝酸態窒素又は亜硝酸態窒素に硝化（酸化）する反応（工程）と、硝化された硝酸態窒素又は亜硝酸態窒素を嫌気性条件下で還元して脱窒素を行わせる反応（工程）とを同時に進行させる必要がある。
（数１）
ＮＨ４ −＋Ｏ２→ＮＯＸ −Ｎ＋Ｈ２Ｏ＋２Ｈ＋（硝化反応）
ＮＯＸ＋Ｃ６Ｈ１２Ｏ５ −→Ｎ２＋ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ（脱窒素反応）
【０００６】
ところで、上記数１の硝化反応の速度は、硝化菌の量に比例する。また脱窒素反応の速度は嫌気性菌の量に比例する。そのため、各処理槽Ａ、Ｂ内に如何に多くの菌体（微生物）を保持することが出来るかが、反応効率に大きく影響することになる。
【０００７】
しかし、従来から一般的に使用されている嫌気処理濾材Ｄでは、嫌気性菌を有効に保持することが難しく、特に嫌気性濾床槽Ａの前段部（上流側部分）では、流入汚水Ｃ０自身が含有する溶存酸素と、好気性処理槽Ｂから返送されてくる汚水Ｃ２に含有されている多量の溶存酸素とにより、汚水の容存酸素が約０．１ｍｇ／ｌ程度の高い値となる。その結果、嫌気性濾床槽Ａ内を完全な嫌気状態に維持することが出来ず、前述の通り必要量の嫌気性菌を有効に保持することが困難となる。
【０００８】
同様に、嫌気性濾床槽Ａ内の後段部（下流側部分）に於いても、前段部から持ち込まれた汚水内の溶存酸素が残留するうえ、嫌気処理濾材Ｄの汚泥の捕捉性能が低いため、嫌気処理濾材Ｄの内方部でも酸化還元電位をマイナス側に維持することが出来ない。その結果効率のよい脱窒素能力を発揮し且つこれを維持することが出来ないと云う問題がある。
【０００９】
また、前記図５の処理方式に於いても、好気性処理槽Ｂ内へ充填するスポンジ製担体Ｓにより有機物の除去と脱窒素の両方を同時に行うことが出来るものの、スポンジ製担体そのものが流動するため、衝突や接触による担体の摩耗や好気性微生物膜の剥離が発生し、安定した汚水処理を行い難いと云う問題がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従前のこの種合併処理槽の濾床用濾材に於ける上述の如き問題、即ち▲１▼図４の嫌気性濾床槽Ａと好気性処理槽Ｂとを組み合せる方式の処理装置に於いては、嫌気性濾床槽Ａの嫌気処理濾材Ｄの微生物保持能力が低いうえ、溶存酸素の影響もあって嫌気性濾床の内方部でも酸化還元電位をマイナス側に維持することが困難となり、効率のよい脱窒素能力を維持することが困難なこと、及び▲２▼図５に示す好気性処理槽Ｂ内にスポンジ製担体Ｓを充填する方式の処理装置に於いては、スポンジ製担体Ｓが流動時に接触したり衝突することにより、担体自体の摩耗や好気性微生物膜の剥離が生じて安定した汚水処理が行い難いこと、等の問題を解決せんとするものであり、所定の厚さの連続気泡体から成る板状体又は筒状体を固定床用濾材とすることにより、嫌気性濾床槽Ａに用いた場合には、優れた嫌気性菌の保持力と汚泥の捕捉力によって高い脱窒素性能を発揮することが出来、また、好気性処理槽Ｂに用いた場合には、より安価な濾床用濾材でもって高能率な有機物の除去と脱窒素とを行えるようにした、汚水処理槽の固定床用濾材とこれを用いた窒素の除去方法を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本願発明者は、前記従前の嫌気性濾床槽Ａに用いる嫌気処理濾材Ｄの問題点を解決するものとして、先に図６に示す如き形態の固定床用濾材を開発し、これを特願２００２−２３９３４０号として公開している。
即ち、当該嫌気処理濾床に用いる濾材２１は、濾材本体２２と網状骨格体２３とから形成されていて、前者の濾材本体２２は連続気泡体により内径Ｄ＝３０〜１５０ｍｍ、長さＬ＝３０〜２００ｍｍ、厚さＴ＝５〜５０ｍｍの円筒形に形成されている。
また、連続気泡体としては、気泡の大きさが１インチ当り１０〜４０個（１０〜４０ＰＰｉ）のスポンジが使用されている。
【００１２】
前記網状骨格体２３は合成樹脂製であって、濾材本体２の外側（又は内側でも良い）に設けられており、濾材本体２２の形状を維持する機能を果している。
【００１３】
前記図６に示した濾材２１は嫌気濾床用の濾材として開発されたものであるが、これを用いた各種の汚水処理試験の結果から、当該濾材２１は、その外部表面又は内部表面の汚水内の溶存酸素量が如何に高くなっても（例えば、曝気式の好気性処理槽内の溶存酸素濃度と同等か或いはそれ以上の溶存酸素濃度になっても）、濾材内部に酸化還元電位が−５０ｍｖ以下の嫌気性部分を確保することが可能なものであることを知得した。
【００１４】
本願発明は、前記嫌気処理濾材として開発した前記濾材２１に関する知得を基にしてこれに各種の改良を加えることにより、嫌気濾床用濾材としてだけではなく、好気性処理槽Ｂの濾床用濾材としても、或いは従前のスポンジ担体を用いた有機物の除去と脱窒素とを同時に行うようにした好気性処理槽Ｂの濾材としても、利用可能な濾床用濾材を開発したものである。
【００１５】
即ち、一般に嫌気性濾床槽Ａの場合には、固定濾床を通過する汚水は上向流又は下向流の何れかであり、しかも汚水の流速は滞留時間が長いために５〜３０ｃｍ／時間と極めて遅い。その結果、固定濾床の濾材として網状円筒体や骨格球状体、多孔質材円筒等の濾材が不規則に充填されていても、汚物や微生物汚泥等によって濾床が閉塞されることは殆どない。
その結果、本願発明に係る固定床用濾材は、従前の嫌気性濾床槽Ａの嫌気処理用濾材と同様に、嫌気性濾床槽の濾材として適用することができる。
【００１６】
これに対して、好気性処理槽Ｂの場合には、処理槽Ｂ内に板状体を縦向きに配列し、その外表面に汚水を接触させつつ流動させると、板状濾材の表面に微生物膜が急速に増殖し、所謂板状濾材相互の間に閉塞が起生し易くなる。
そのため、接触濾材（板状濾材）の表面に添って乱流空気を均等に供給したり、或いは溶存酸素を十分に含んだ汚水を１０ｃｍ／秒以上の流速で循環流動させる等の方法により、微生物膜の急速な増殖（肥厚）を押えて板状濾材の間隙の閉塞を防止する必要がある。
尚、前記好気性環境下に於ける板状濾材表面の微生物膜の増殖速度は、処理対象汚水のＢＯＤ濃度が高いほど早くなる。
【００１７】
本願発明者は、合併処理槽の最も一般的な汚水ＢＯＤ濃度が２００〜３００ｍｇ／ｌの汚水を用いた試験を行うことにより、本願発明の板状連続気泡体を濾材とした場合に、閉塞を起さない板状濾材間隔の最適値が約８０ｍｍであること、また、三次処理等に於けるＢＯＤ濃度が２０〜５０ｍｇ／ｌの汚水の場合には、前記最適な板状濾材間隔が約４０ｍｍであることを見出した。
【００１８】
即ち、連続発砲体から成る板状濾材を合併処理槽の好気性処理槽Ｂへ適用する場合には、板状濾材の間隔を４０〜１００ｍｍに設定して縦向きの平行に配列することにより、好気性処理槽の接触濾材を形成することが最良の方策であることを見出した。
勿論、この４０〜１００ｍｍの間隔で平行に配列した連続気泡体の板状体から成る好気性接触濾材は、云うまでもなく前記図４及び図５の好気性処理槽Ｂの接触濾材としてだけでなく、図４の嫌気性濾床槽Ａの嫌気処理濾材Ｄとしても用いることが出来るものである。
【００１９】
また、連続気泡体から成る板状濾材内を伝わる汚水中の溶存酸素の速度（即ち拡散速度）は、連続気泡体の気泡の大きさに比例する。本願発明者は前記各試験の結果から、気泡サイズ（セルサイズ）が３０〜４０ＰＰｉ（１インチ当り３０〜４０個の気泡が連続的に並んでいる状態の気泡の大きさ）のウレタンフォームの場合、最も効率よく板状体の外部を好気性部分に、またその内部を嫌気性部分に夫々形成できるスポンジ厚さは、約１２ｍｍであることを知得した。
【００２０】
本発明は、上記連続気泡体から成る板状濾材を用いた各試験により得られた知見に基づいて創作されたものであり、請求項１の発明は、微生物による汚水処理槽の内部に４０ｍｍ以上１００ｍｍ以下の間隔を置いて板状の濾材を平行に配列し、汚水内の有機物の除去と脱窒素の両方又は何れか一方を行う汚水処理槽の固定床用濾材に於いて、前記板状濾材を厚さが１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下の連続気泡体から形成すると共に、当該連続気泡体の気泡の数を１インチ当り１０〜４０個としたことを発明の基本構成とするものである。
【００２１】
請求項２の発明は、微生物による汚水処理槽の内部に４０ｍｍ以上１００ｍｍ以下の間隔を置いて筒状の濾材を縦向きに配列し、汚水内の有機物の除去と脱窒素の両方又は何れかを行う汚水処理槽の固定床用濾材に於いて、前記筒状の濾材を厚さが１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下の連続気泡体から成る内径が４０ｍｍ以上１００ｍｍ以下の円筒体又は対向する内辺間の距離が４０ｍｍ以上１００ｍｍ以下の角筒体から形成すると共に、前記連続気泡体の気泡の数を１インチ当り１０〜４０個としたことを発明の基本構成とするものである。
【００２２】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の発明に於いて、汚水処理槽を、底部に散気装置を設けた曝気処理機能を有する処理槽とするようにしたものである。
【００２３】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３の固定床用濾材を用いて汚水中の窒素を除去するようにしたことを発明の基本構成とするものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る板状の固定床用濾材の実施形態を示す斜面図であり、図に於いて１は連続気泡体から成る板状濾材、２は保形支持体、２ａは縦桟、２ｂは横桟である。
【００２５】
前記板状濾材１はスポンジ等の連続気泡体（連続気泡多孔体）により製作されており、厚さＴが１０〜１００ｍｍ長さＬが３００〜１５００ｍｍ、横幅Ｗが８００〜１５００ｍｍに選定されている。
尚、上記Ｌ、Ｗは固定濾床を適用する処理槽の容量に応じて適宜に選定可能なものである。
また、連続気泡体の材質は如何なるものであってもよくポリエチレンやポリウレタン等の合成樹脂製連続気泡体が望ましい。
更に、板状濾材１の気泡の大きさは、１インチ当り１０〜４０個（１０〜４０ＰＰｉ）に選定されている。
【００２６】
前記板状濾材１の厚さが１０ｍｍ以下及び気泡の大きさが１０ＰＰｉ以下では、嫌気性菌を多量に保持出来ないだけでなく、好気性環境下で使用する場合に於いては、その内部に所望量の嫌気性菌を保持することが困難となり、所謂嫌気部分を内部に形成することが出来なくなる。その結果脱窒素反応を効率よく行うことが不可能となる。
また、逆に、厚さＴが１００ｍｍを越えると、汚水中の固形物や内部に保持された嫌気性菌等による閉塞が発生し易くなる。
その結果、汚水中の固形物濃度や濾材通過速度等を考慮して、板状濾材の前記厚さＴは１０〜１００ｍｍ、気泡の大きさは１０〜４０ＰＰｉ位が最適となる。
【００２７】
前記保形支持体２は適宜のピッチで配設した縦桟２ａと横桟２ｂとから形成されており、板状濾材１の形状を保持すると共に、これ等の板状濾材１を複数枚並列状に且つ一定の間隔（４０〜１００ｍｍ）で配列・組合せして固定濾床を形成する際に、支持枠の機能を果すものである。
尚、保形支持体２は合成樹脂により形成されているが、その材質や形状は任意に選定可能なものである。
また、保形支持体２は、板状体の一側面のみに設けて、その一側面だけを保持する構造としてもよい。
【００２８】
図２は本発明の第２実施形態に依る連続気泡体から成る筒形濾材を示す斜面図である。図２に於いて、１’は筒形濾材、２’は保形支持体であり、連続気泡体から成る筒形濾材１’の厚さＴ及び気泡の大きさは、前記板状体１の場合と同じ理由により、厚さＴは１０〜１００ｍｍ、気泡の大きさは１０〜４０ＰＰｉに選定されている。
【００２９】
また、筒形濾材１’の内径は４０〜１００ｍｍに選定されている。内径を４０ｍｍ以下とした場合には、前述したように好気性環境下で使用した場合に内部に閉塞を生ずる虞れがあるからであり、また、１００ｍｍ以上とした場合には、汚水と濾材表面との接触性が低下するからである。
【００３０】
尚、図２の実施形態では保形支持体２’を筒状濾材１’の内方へ挿着しているが、これを外側のみへ挿着してもよく、或いは内側と外側の両方へ挿着するようにしてもよい。
また、図２の実施形態では筒状濾材を円筒形としているが、円筒形に替えて角筒形（例えば四角筒）としてもよいことは勿論であり、その場合には、閉塞を防止する観点から対向する内側辺間の寸法を４０〜１００ｍｍにする必要がある。
【００３１】
更に、図１に図２の実施形態に於いては、保形保持体２、２’を使用しているが、当該保形保持体２、２’の使用を排しても良いことは勿論である。
【００３２】
図３は本発明に依る固定床用濾材を適用した小形合併処理槽の縦断面概要図であり、図３に於いて３は槽本体、４は夾雑物除去槽、５は汚泥貯留槽（又は嫌気槽）、６は嫌気・好気曝気槽、７は消毒槽、８は処理水槽、９は汚水入口、１０は放流管、１１は散気管、１２は清掃口、１３は嫌気濾材、１４は固定床濾材である。
尚、図３に示した合併処理槽そのものは公知であるため、ここではその構造及び作用についての詳細な説明は省略する。
【００３３】
本発明に依る板状濾材１は、嫌気・好気曝気槽６の固定床濾材１４の形成に使用されており、図３の実施形態に於いては、６枚の板状濾材を４０ｍｍ以上１００ｍｍ以下（現実には約８０ｍｍ）の間隔を置いて縦向きに平行に配列し、形成されている。
【００３４】
尚、筒形濾材１’を組み合せて固定床濾材を形成する場合には、筒形濾材１’相互間の最狭部の寸法を４０ｍｍ〜１００ｍｍの間に選定しなければならないことは、閉塞の防止及び接触効率の維持を図る上から当然のことである。
また、図３の実施形態に於いては、汚泥貯留槽５内に濾材を配置していないが、ここに点線で示すように嫌気固定濾床１３を配置しても良いことは勿論であり、この場合には嫌気固定濾床１３の構成材として、従前の嫌気濾材に替えて本願発明の板状濾材１や筒状濾材１’を使用することが可能である。
【００３５】
図３の小型合併処理槽（５人槽）を用いた実稼動試験の結果によれば、嫌気・好気曝気槽６内へ装着した本発明に依る板状濾材１からなる固定濾床により、流入汚水のＢＯＤ濃度を９３％以上除去することができると共に、約８０％以上の脱窒素が可能なことが確認されている。
【００３６】
【発明の効果】
本発明に於いては、気泡の大きさを適宜に選定した連続気泡体から成る板状濾材や筒状濾材を所定の間隔で組付けるだけで、極めて安価に固定用濾床を形成することができ、合併処理槽の製造コストの大幅な引き下げが可能となる。
また、本発明に於いては、前記板状濾材や筒状濾材を所定の間隔で組付けるようにしているため、固定床濾材を好気性環境下で使用しても濾材に閉塞が起生せず、しかも濾材の内部を確実に嫌気性領域として保持することができるため、脱窒素反応を効率よく行わせることが出来る。その結果、合併処理槽の大幅な小型化と低コスト化が可能となる。
更に、本発明に依る固定床用濾材は、好気性濾床だけでなく嫌気濾床にも適用することができ、優れた実用的効用を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に依る板状濾材の一実施形態を示す斜面図である。
【図２】本発明に依る筒状濾材の一実施形態を示す斜面図である。
【図３】本発明に依る板状濾材を用いて形成した固定床濾材を用いた合併処理槽の一例を示す縦断面概要図である。
【図４】従前の嫌気性濾床槽を好気性処理槽を組み合せた汚水処理ユニットの説明図である。
【図５】従前のスポンジ型担体を用いた脱窒素式好気性処理ユニットの説明図である。
【図６】先願に依る連続気泡体を用いた嫌気濾材の斜面図である。
【符号の説明】
１ 連続気泡体から成る板状濾材
１’ 連続気泡体から成る筒状濾材
２ 保形支持体
２’ 保形支持体
２ａ 縦桟
２ａ’〃
２ｂ 横桟
２ｂ’〃
３ 槽本体
４ 夾雑物除去槽
５ 汚泥貯留槽
６ 嫌気・好気曝気槽
７ 消毒槽
８ 処理水槽
９ 汚水入口
１０ 放流管
１１ 散気管
１２ 清掃口
１３ 嫌気濾材
１４ 固定床濾材（嫌気・好気濾材）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fixed bed filter medium for forming a fixed filter bed such as a combined treatment tank for sewage, for example, and an improvement in a method for removing nitrogen in sewage using the filter medium.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a merger processing tank of a medium scale or smaller, a method in which an upstream (front stage) anaerobic filter bed tank A and a downstream (back stage) aerobic processing tank B as shown in FIG. 4 are combined. The anaerobic filter bed tank A in the previous stage is filled with a plastic anaerobic filter medium D such as a three-dimensional skeleton-like or three-dimensional net-like, and solubilizes organic solids in sewage In addition, low molecular weight and sludge reduction by methane gasification, etc. are performed, and part C 2 of the sewage in which ammonia nitrogen component is nitrified is received in the aerobic treatment tank B in the subsequent stage, and the anaerobic treatment filter medium The nitrogen component is removed by gasifying and decomposing nitrate nitrogen or nitrite nitrogen, which is a nitrification product of the ammonia nitrogen component in sewage, by the action of denitrifying bacteria attached to the sewage.
[0003]
The aerobic treatment tank B in the latter stage is a contact aeration method filled with a filter bed material made of plastic corrugated plate, a carrier flow aeration method for flowing a fluid carrier, a biofiltration method in which a biofiltration layer is formed, etc. The various methods are used appropriately, and in any method, the air is supplied by supplying air from the blower into the processing tank B by providing an air diffuser at the lower part of the processing tank B. deposited grow aerobic microorganisms on the surface of the aerobic filter bed material, by creating perform nitrification like decomposition and ammonia nitrogen component of the organic material in the sewage C 1, BOD, nitrogen if COD and necessary given after having reduced the concentration below, so that to release the treated water C 3 to public waters.
[0004]
Furthermore, in the merger processing tank of medium or larger scale, as shown in FIG. 5, the anaerobic processing tank A is omitted and only the aerobic processing tank B is provided, the processing tank B is filled with the sponge carrier S, and this is aerated and flowed. At the same time, the aerobic part (outer surface part) and the anaerobic part (inward part) are allowed to coexist in the sponge carrier S so that the organic substance can be decomposed and removed in the treatment tank B simultaneously. A system of the above type is used (JP-A-4-94800, etc.).
[0005]
By the way, no matter which method is adopted, in order to remove nitrogen in sewage by biological treatment, ammonia nitrogen as shown in Formula 1 is converted to nitrate nitrogen or nitrite nitrogen. It is necessary to proceed simultaneously with a reaction (step) for nitrification (oxidation) and a reaction (step) for reducing nitrated nitrate or nitrite nitrogen under anaerobic conditions to perform denitrification.
(Equation 1)
NH 4 - + O 2 → NO X - N + H 2 O + 2H + ( nitrification)
NO X + C 6 H 12 O 5 − → N 2 + CO 2 + H 2 O (denitrogenation reaction)
[0006]
By the way, the rate of the nitrification reaction of Equation 1 is proportional to the amount of nitrifying bacteria. The rate of denitrification reaction is proportional to the amount of anaerobic bacteria. Therefore, how many cells (microorganisms) can be held in each of the treatment tanks A and B greatly affects the reaction efficiency.
[0007]
However, in the anaerobic treatment filter medium D that has been generally used in the past, it is difficult to effectively retain anaerobic bacteria. In particular, in the front part (upstream part) of the anaerobic filter bed A, the inflow sewage C 0 Due to the dissolved oxygen contained in itself and the large amount of dissolved oxygen contained in the sewage C 2 returned from the aerobic treatment tank B, the dissolved oxygen contained in the sewage is as high as about 0.1 mg / l. Become. As a result, the inside of the anaerobic filter bed tank A cannot be maintained in a complete anaerobic state, and it becomes difficult to effectively retain the necessary amount of anaerobic bacteria as described above.
[0008]
Similarly, in the rear part (downstream part) in the anaerobic filter bed tank A, the dissolved oxygen in the sewage brought from the front part remains and the sludge trapping performance of the anaerobic filter medium D is low. For this reason, the oxidation-reduction potential cannot be maintained on the negative side even in the inner portion of the anaerobic filter medium D. As a result, there is a problem that an efficient denitrification ability is exhibited and cannot be maintained.
[0009]
In the treatment method of FIG. 5 as well, although the removal of organic substances and denitrification can be performed simultaneously by the sponge carrier S filled in the aerobic treatment tank B, the sponge carrier itself flows. For this reason, there is a problem that it is difficult to perform stable sewage treatment due to wear of the carrier due to collision or contact and peeling of the aerobic microorganism film.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has the above-mentioned problems in the filter medium for filter bed of this conventional combined treatment tank, that is, (1) the treatment of the method of combining the anaerobic filter bed tank A and the aerobic treatment tank B of FIG. In the apparatus, the anaerobic filter medium D of the anaerobic filter bed tank A has a low ability to retain microorganisms and is also affected by dissolved oxygen, so that the redox potential is maintained on the negative side even in the inner part of the anaerobic filter bed. It is difficult to maintain an efficient denitrification capacity, and (2) in the processing apparatus of the system in which the sponge carrier S is filled in the aerobic processing tank B shown in FIG. The sponge carrier S comes into contact with or collides with the fluid, and the carrier itself wears off and the aerobic microbial membrane peels off, making it difficult to perform stable sewage treatment. Fix a plate or cylinder consisting of open cells with a predetermined thickness When used in an anaerobic filter bed tank A, it can exhibit high denitrification performance due to its excellent anaerobic bacteria retention and sludge trapping power, and an aerobic treatment When used in tank B, it is possible to remove organic matter and denitrify with high efficiency by using a cheaper filter medium for filter bed, and to remove nitrogen using the filter medium for fixed bed of sewage treatment tank. A method is provided.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The inventor of the present application has previously developed a filter material for a fixed bed as shown in FIG. 6 as a solution to solve the problems of the anaerobic filter medium D used in the conventional anaerobic filter bed tank A. Released as 2002-239340.
That is, the filter medium 21 used for the anaerobic treatment filter bed is formed of a filter medium main body 22 and a reticulated skeleton body 23. The former filter medium main body 22 has an inner diameter D = 30 to 150 mm and a length L = 30 by an open cell body. It is formed in a cylindrical shape having a thickness of ˜200 mm and a thickness T = 5 to 50 mm.
As the open cell body, a sponge having 10 to 40 bubbles (10 to 40 PPi) per inch is used.
[0012]
The net-like skeleton body 23 is made of a synthetic resin and is provided on the outer side (or on the inner side) of the filter medium main body 2 and functions to maintain the shape of the filter medium main body 22.
[0013]
The filter medium 21 shown in FIG. 6 has been developed as a filter medium for anaerobic filter beds. From the results of various sewage treatment tests using the filter medium 21, the filter medium 21 has sewage on its external surface or internal surface. No matter how high the amount of dissolved oxygen in the inside (for example, the dissolved oxygen concentration in the aerobic aeration tank is equal to or higher than the dissolved oxygen concentration), the oxidation-reduction potential inside the filter medium It was found that an anaerobic part of −50 mv or less can be secured.
[0014]
The present invention is not only used as a filter medium for an anaerobic filter bed, but also for a filter bed of an aerobic treatment tank B by adding various improvements to the knowledge about the filter medium 21 developed as the anaerobic filter medium. The filter medium for filter bed which can be used also as a filter medium or as a filter medium of the aerobic processing tank B in which removal of organic substances and denitrification using a conventional sponge carrier are simultaneously performed has been developed.
[0015]
That is, in general, in the case of the anaerobic filter bed A, the sewage passing through the fixed filter bed is either an upward flow or a downward flow, and the flow rate of the sewage is 5 to 30 cm / Very slow with time. As a result, even if a filter medium such as a net-like cylinder, a skeleton sphere, or a porous material cylinder is irregularly packed as a filter medium of the fixed filter bed, the filter bed is hardly clogged with filth or microbial sludge. .
As a result, the fixed-bed filter medium according to the present invention can be applied as the filter medium of the anaerobic filter bed tank, similarly to the filter medium for anaerobic treatment of the conventional anaerobic filter bed tank A.
[0016]
On the other hand, in the case of the aerobic treatment tank B, when the plate-like bodies are arranged vertically in the treatment tank B and the sewage is made to flow while contacting the outer surface, microorganisms are formed on the surface of the plate-like filter medium. Membranes grow rapidly and clogging is likely to occur between so-called plate-shaped filter media.
Therefore, microorganisms can be obtained by supplying turbulent air evenly along the surface of the contact filter medium (plate-shaped filter medium) or circulating and flowing sewage containing sufficient dissolved oxygen at a flow rate of 10 cm / second or more. It is necessary to prevent rapid clogging (thickening) of the membrane and block the gap between the plate-like filter media.
Note that the growth rate of the microbial membrane on the surface of the plate-shaped filter medium in the aerobic environment increases as the BOD concentration of the wastewater to be treated increases.
[0017]
The inventor of the present application conducts a test using sewage having the most common sewage BOD concentration of 200 to 300 mg / l in the combined treatment tank, so that clogging occurs when the plate-like open cell body of the present invention is used as a filter medium. The optimum value of the interval between the plate-like filter media that does not occur is about 80 mm, and in the case of sewage with a BOD concentration of 20 to 50 mg / l in the tertiary treatment, the optimum interval between the plate-like filter media is about 40 mm. I found out.
[0018]
That is, when applying a plate-shaped filter medium composed of continuous foams to the aerobic processing tank B of the combined processing tank, by setting the interval of the plate-shaped filter medium to 40 to 100 mm and arranging them in parallel in the vertical direction, It has been found that forming the contact filter medium of the aerobic treatment tank is the best policy.
Needless to say, the aerobic contact filter medium composed of the plate-like bodies of open cells arranged in parallel at intervals of 40 to 100 mm is, of course, only as the contact filter medium of the aerobic treatment tank B of FIGS. The anaerobic filter medium D of the anaerobic filter bed tank A in FIG.
[0019]
In addition, the rate of dissolved oxygen (ie, diffusion rate) in the sewage passing through the plate-shaped filter medium made of open cells is proportional to the size of the open cells. Based on the results of the above tests, the inventor of the present invention has a case of urethane foam having a cell size (cell size) of 30 to 40 PPi (a size of cells in which 30 to 40 cells per inch are continuously arranged). It has been found that the thickness of the sponge that can most efficiently form the outside of the plate-like body into the aerobic part and the inside into the anaerobic part is about 12 mm.
[0020]
The present invention was created based on the knowledge obtained by each test using the plate-shaped filter medium composed of the above-mentioned open cell body, and the invention of claim 1 is 40 mm or more inside the sewage treatment tank by microorganisms. In a filter medium for a fixed bed of a sewage treatment tank in which plate-like filter media are arranged in parallel at intervals of 100 mm or less, and organic substances in sewage are removed and / or denitrified, the plate-like filter media Is formed from an open cell having a thickness of 10 mm or more and 100 mm or less, and the number of bubbles in the open cell is set to 10 to 40 per inch.
[0021]
The invention of claim 2 arranges the cylindrical filter media in a vertical direction with an interval of 40 mm or more and 100 mm or less inside the sewage treatment tank by microorganisms, and removes or removes organic matter in the sewage or any one of them. In the fixed bed filter medium of the sewage treatment tank to be performed, the cylindrical filter medium has a cylindrical body having an inner diameter of 40 mm or more and 100 mm or less, or a distance between opposing inner sides of the cylindrical filter medium having a thickness of 10 mm or more and 100 mm or less. The basic structure of the present invention is to form a square cylinder of 40 mm or more and 100 mm or less and to set the number of bubbles in the open cell to 10 to 40 per inch.
[0022]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the sewage treatment tank is a treatment tank having an aeration function provided with a diffuser at the bottom.
[0023]
According to a fourth aspect of the present invention, the basic constitution of the present invention is that nitrogen in the sewage is removed by using the fixed-bed filter medium according to the first to third aspects.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a plate-shaped fixed-bed filter medium according to the present invention. In the figure, 1 is a plate-shaped filter medium composed of open-cell bodies, 2 is a shape-retaining support, and 2a is a vertical support. The crosspieces 2b are horizontal crosspieces.
[0025]
The plate-shaped filter medium 1 is made of an open cell body (open cell porous body) such as a sponge, and the thickness T is selected to be 10 to 100 mm, the length L is 300 to 1500 mm, and the lateral width W is 800 to 1500 mm. .
In addition, said L and W can be suitably selected according to the capacity | capacitance of the processing tank to which a fixed filter bed is applied.
Moreover, any material may be used for the open cell, and an open cell made of synthetic resin such as polyethylene or polyurethane is desirable.
Furthermore, the size of the bubbles of the plate-shaped filter medium 1 is selected to be 10 to 40 (10 to 40 PPi) per inch.
[0026]
When the thickness of the plate-shaped filter medium 1 is 10 mm or less and the size of the bubbles is 10 PPi or less, not only a large amount of anaerobic bacteria can be retained, but also when used in an aerobic environment, It becomes difficult to retain a desired amount of anaerobic bacteria, and so-called anaerobic portions cannot be formed inside. As a result, it becomes impossible to perform the denitrification reaction efficiently.
On the other hand, when the thickness T exceeds 100 mm, clogging due to solid matter in the sewage or anaerobic bacteria held inside tends to occur.
As a result, considering the solid matter concentration in the sewage, the filter medium passing speed, etc., the thickness T of the plate-shaped filter medium is 10 to 100 mm, and the bubble size is optimally about 10 to 40 PPi.
[0027]
The shape-retaining support 2 is formed of vertical bars 2a and horizontal bars 2b arranged at an appropriate pitch, and maintains the shape of the plate-like filter medium 1 and a plurality of these plate-like filter media 1 are arranged in parallel. When the fixed filter bed is formed by arranging and combining them at regular intervals (40 to 100 mm), the function of the support frame is achieved.
In addition, although the shape-retaining support 2 is made of a synthetic resin, the material and shape thereof can be arbitrarily selected.
Further, the shape-retaining support 2 may be provided on only one side of the plate-like body and hold only one side.
[0028]
FIG. 2 is a perspective view showing a cylindrical filter medium made of open cell bodies according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 2, 1 ′ is a cylindrical filter medium, 2 ′ is a shape-retaining support, and the thickness T of the cylindrical filter medium 1 ′ composed of open cells and the size of the bubbles are the same as those of the plate-shaped body 1. For the same reason as above, the thickness T is selected to be 10 to 100 mm, and the bubble size is selected to be 10 to 40 PPi.
[0029]
The inner diameter of the cylindrical filter medium 1 ′ is selected to be 40 to 100 mm. If the inner diameter is set to 40 mm or less, there is a possibility of clogging inside when used in an aerobic environment, as described above. This is because the contact property with the lowers.
[0030]
In the embodiment of FIG. 2, the shape-retaining support 2 ′ is inserted inward of the cylindrical filter medium 1 ′, but it may be inserted only on the outer side, or both on the inner side and the outer side. You may make it insert.
Further, in the embodiment of FIG. 2, the cylindrical filter medium is cylindrical, but it is needless to say that the cylindrical filter medium may be a rectangular tube (for example, a rectangular tube) instead of the cylindrical shape. It is necessary to make the dimension between the inner sides facing each other from 40 to 100 mm.
[0031]
Further, in the embodiment of FIG. 2 in FIG. 1, the shape retaining body 2, 2 ′ is used, but it is needless to say that the use of the shape retaining body 2, 2 ′ may be omitted. It is.
[0032]
FIG. 3 is a schematic vertical sectional view of a small merged processing tank to which a fixed bed filter medium according to the present invention is applied. In FIG. 3, 3 is a tank body, 4 is a contaminant removal tank, and 5 is a sludge storage tank (or (Anaerobic tank), 6 is an anaerobic / aerobic aeration tank, 7 is a disinfection tank, 8 is a treated water tank, 9 is a sewage inlet, 10 is a discharge pipe, 11 is an aeration pipe, 12 is a cleaning port, 13 is an anaerobic filter medium, 14 It is a fixed bed filter medium.
Since the merge processing tank itself shown in FIG. 3 is publicly known, detailed description of its structure and operation is omitted here.
[0033]
The plate-like filter medium 1 according to the present invention is used for forming the fixed-bed filter medium 14 of the anaerobic / aerobic aeration tank 6. In the embodiment of FIG. 3, the six plate-like filter mediums are 40 mm or more and 100 mm. It is formed by being arranged in parallel in the vertical direction at intervals of below (actually about 80 mm).
[0034]
In addition, when the fixed filter medium is formed by combining the cylindrical filter media 1 ′, the size of the narrowest portion between the cylindrical filter media 1 ′ must be selected between 40 mm and 100 mm. It is natural from the viewpoint of prevention and maintenance of contact efficiency.
Moreover, in the embodiment of FIG. 3, the filter medium is not arranged in the sludge storage tank 5, but of course, the anaerobic fixed filter bed 13 may be arranged as shown by the dotted line, In this case, as the constituent material of the anaerobic fixed filter bed 13, it is possible to use the plate-like filter medium 1 or the tubular filter medium 1 'of the present invention instead of the conventional anaerobic filter medium.
[0035]
According to the result of the actual operation test using the small merged treatment tank (five-person tank) in FIG. 3, the fixed filter bed comprising the plate-like filter medium 1 according to the present invention mounted in the anaerobic / aerobic aeration tank 6 It has been confirmed that the BOD concentration of the inflowing sewage can be removed by 93% or more and denitrification of about 80% or more is possible.
[0036]
【The invention's effect】
In the present invention, a fixed filter bed can be formed at a very low cost simply by assembling plate-shaped filter media or cylindrical filter media made of open-cell bodies with appropriately selected bubble sizes at predetermined intervals. It is possible to significantly reduce the manufacturing cost of the merger tank.
In the present invention, since the plate-like filter medium and the cylindrical filter medium are assembled at a predetermined interval, even when the fixed-bed filter medium is used in an aerobic environment, the filter medium is blocked. Moreover, since the inside of the filter medium can be reliably retained as an anaerobic region, the denitrification reaction can be performed efficiently. As a result, the merger processing tank can be significantly reduced in size and cost.
Furthermore, the fixed-bed filter medium according to the present invention can be applied not only to an aerobic filter bed but also to an anaerobic filter bed, and has excellent practical utility.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a plate-like filter medium according to the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing an embodiment of a cylindrical filter medium according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view showing an example of a combined treatment tank using a fixed bed filter medium formed using a plate-shaped filter medium according to the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a sewage treatment unit in which a conventional anaerobic filter bed tank is combined with an aerobic treatment tank.
FIG. 5 is an explanatory view of a denitrification type aerobic treatment unit using a conventional sponge type carrier.
FIG. 6 is a perspective view of an anaerobic filter medium using an open cell body according to a previous application.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plate-shaped filter medium which consists of an open cell body 1 'Cylindrical filter medium which consists of an open cell body 2 Shape retention support body 2' Shape retention support body 2a Vertical beam 2a'〃
2b 2b '
3 Tank body 4 Contaminant removal tank 5 Sludge storage tank 6 Anaerobic / aerobic aeration tank 7 Disinfection tank 8 Treated water tank 9 Sewage inlet 10 Drain pipe 11 Aeration pipe 12 Cleaning port 13 Anaerobic filter medium 14 Fixed bed filter medium (anaerobic / aerobic filter medium) )
