JP2010269203A - 廃水処理装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 流動床による微生物処理を行う複数の処理槽を上下方向に積層した構造の廃水処理装置において、処理槽間で微生物集団をろ過するフィルターのメンテナンスを容易にして長期間にわたり良好な浄化性能を発揮させる。
【解決手段】 ポンプ２２を介して廃水が圧送される第１の浄化槽１１と、その上方に配置される第２の浄化槽１２との間に、着脱可能なフィルター１５を備えた圧力室２１を介装し、圧力室２１と第２の浄化槽１２との連通を開閉する弁装置３５を設ける。浄化処理のときには、弁装置３５を開弁させ、ポンプ２２を介して第１の処理槽１１に圧送した廃水を第２の処理槽１２へと導入する。フィルター１５を清掃するときには、ポンプ２２を停止して廃水の圧送を停止し、弁装置３５を閉弁させ、圧力室２１のドア３７を開いて開口部３６からフィルター１５を取り出す。
【選択図】 図８

Description

この発明は、生活廃水や工場廃水などに含まれる有機成分である炭素化合物（ＢＯＤ成分）や窒素化合物を微生物を用いて浄化処理する技術に関し、より詳しくは好気性微生物又は嫌気性微生物により処理を行う複数の処理槽を上下方向に積層した構成を有する廃水処理装置及びこの種の廃水処理装置において汚泥等をろ過するために用いられるフィルターを効果的に再生するための制御方法に関する。

有機廃水などを生化学的に浄化処理する手法として、好気性微生物又は嫌気性微生物を用いた活性汚泥法が広く利用されている。好気性微生物を用いた処理（好気性処理）では、ＢＯＤ成分は炭酸ガスと水に、窒素化合物はアンモニアと硝酸塩に、硫黄化合物は硫酸塩に変化する。また、嫌気性微生物を用いた処理（嫌気性処理）では、ＢＯＤ成分は二酸化炭素、メタン、水素に、窒素化合物は窒素とアンモニアに、硫黄化合物は硫化水素に変化する。活性汚泥はこうした処理を行う微生物の集団であり、好気性処理では好気性微生物の活性汚泥と廃水とを混合し、曝気により酸素を供給しながら有機物を分解する。嫌気性処理は、発生するメタンをエネルギー資源として利用でき、発生する汚泥が比較的少ないという特徴があるが、これ単独よりも、特に高ＢＯＤ廃水を処理する際の好気性処理の前処理及び余剰汚泥処理として適用されることが多い。

こうした活性汚泥法を実施する処理装置は、嫌気性処理槽及び好気性処理槽の他に、好気性処理槽からの処理水から汚泥を分離するための沈殿槽、好気性処理槽からの余剰汚泥の一部を嫌気性処理槽に戻すための設備、有機物等を含む原廃水から、粗大異物、浮遊固形物、油脂分などを除去する前処理のための設備など多くの機器からなるプラントを構成する必要がある。また、従来の活性汚泥を用いた固定床方式の浄化処理では、嫌気性処理槽及び好気性処理槽の各槽での処理に長時間を要するので、廃水の量に応じて処理槽が大型化することが避けられない。これらのことから、従来の廃水処理施設は設置面積が大きくなる傾向があり、特に廃水処理の要求が増大する今日においては施設の大型化及び設置場所の確保が課題となっている。

これに対して、処理効率及び処理速度を高めることで装置の小型化を可能にする技術として、自己造粒性を有する微生物によりグラニュールを形成し、あるいは多孔性の微生物担体に微生物を担持させることで処理槽内の微生物濃度を高めるようにしたものが知られている。例えば、メタン生成菌などの自己造粒型嫌気性微生物からなるグラニュール汚泥を流動床として用いるＵＡＳＢ（Upflow Anaerobic Sludge Blanket：上向流嫌気性流動床）方式においては、固定床方式に比較して極めて大きな微生物濃度及び処理速度が得られるとされている。また、特許文献１には、自己造粒型微生物を用いる代わりに、ＰＶＡ系含水ゲルからなる担体に微生物を担持させることにより微生物濃度を高めた排水処理装置が開示されている。

一方、プラント構造の面から設備の設置面積を低減する技術として、嫌気性処理槽と好気性処理槽を上下方向に積層した構造のものが提案されている。例えば、特許文献２又は特許文献３には、処理槽の下方に嫌気性微生物を固定したろ床を設けると共に、その上方に散気装置等を備えた好気性ろ床部を設けたものが開示されている。また、特許文献４又は特許文献５には、処理槽内を網目状スクリーンなどで下方の嫌気性流動床と上方の好気性流動床とに仕切った構造のものが開示されている。何れも下方の嫌気性処理部で処理した廃水を上方の好気性処理部に移動させることで連続的な廃水処理を実現するものであるが、特許文献２又は特許文献３のものは固定床方式であるので処理速度が低く、装置の小型化という観点からは十分ではない。これに対して、特許文献４又は特許文献５のものは処理速度の高い流動床方式であるので、装置小型化の面では有利である。

特許第３３８５３０６号公報 特開平１０−８５７８６号公報 特開２００８−２９９４３号公報 特公平１−３７９８８号公報 特許第３９４７５８９号公報

ところで、固定床方式では微生物の移動が少ないので、嫌気性処理部から好気性処理部への微生物の流失が少ないのに対して、流動床方式では槽内で微生物が大きく流動するので、嫌気性処理部と好気性処理部との間にろ過装置を設けて、嫌気性微生物が好気性処理部に流失しないように図る必要がある。前述の特許文献４又は特許文献５のものにおいて、嫌気性処理部と好気性処理部との間にフィルターとして機能するスクリーンを設けているのはこのためである。

しかしながら、嫌気性処理は好気性処理に比較して発生する汚泥が比較的少ないとはいえ、フィルターにより画成された処理槽内には確実に汚泥が発生し、フィルターの目詰まりを進行させる。上下の処理槽間に介装されたフィルターは清掃や交換などのメンテナンスが困難であり、ある程度の目詰まりが起これば処理設備の運転を停止せざるを得ない。このことが、処理槽を上下方向に積層した構成の廃水処理装置を実用化するうえでの大きな障害になっている。

請求項１は、
廃水通路を介して圧送手段からの廃水が圧送される第１の微生物処理槽と、
前記第１の微生物処理槽の上に配置される第２の微生物処理槽と、
前記第１の微生物処理槽と第２の微生物処理槽とを連通する第１の流路と、
前記第１の微生物処理槽と第２の微生物処理槽とを連通する第２の流路と、
前記第１の流路の途中に介装される第１のフィルターと、
前記第２の流路の途中に介装される第２のフィルターと、
前記第１のフィルターの第２の微生物処理槽側の受圧面に面して画成した第１の圧力室と、
前記第２のフィルターの第２の微生物処理槽側の受圧面に面して画成した第２の圧力室と、
前記第１の圧力室を第２の微生物処理槽又は前記廃水通路に選択的に連通する第１の弁装置と、
前記第２の圧力室を第２の微生物処理槽又は前記廃水通路に選択的に連通する第２の弁装置とを備えること
を特徴とする廃水処理装置の発明である。

請求項２は、前記請求項１において、
前記第１、第２の流路、第１、第２のフィルター、第１、第２の圧力室、第１、第２の弁装置は、
前記第１の微生物処理槽と第２の微生物処理槽との間に介装されてこれらを連結する中間体に内蔵されていること
を特徴とする廃水処理装置の発明である。

請求項３は、前記請求項１又は請求項２の何れかにおいて、
前記圧送手段としてポンプを設けると共に、
前記ポンプの吸込側と吐出側とを連通するバイパス通路と、
前記バイパス通路を開閉するバイパス弁とを備えること
を特徴とする廃水処理装置の発明である。

請求項４は、前記請求項２において、
前記中間体に、圧力室を外部に連通する開口部と、
前記開口部を開閉するドアとを備えること
を特徴とする廃水処理装置の発明である。

請求項５は、
ポンプを介して廃水が圧送される第１の微生物処理槽と、
前記第１の微生物処理槽の上に積層される第２の微生物処理槽と、
前記第１の微生物処理槽と第２の微生物処理槽とを連通する第１の流路と、
前記第１の微生物処理槽と第２の微生物処理槽とを連通する第２の流路と、
前記第１の流路の途中に介装される第１のフィルターと、
前記第２の流路の途中に介装される第２のフィルターと、
前記第１のフィルターの第２の微生物処理槽側の受圧面に面して画成した第１の圧力室と、
前記第２のフィルターの第２の微生物処理槽側の受圧面に面して画成した第２の圧力室と、
前記第１の圧力室を第２の微生物処理槽又は前記ポンプの吐出側に選択的に連通する第１の弁装置と、
前記第２の圧力室を第２の微生物処理槽又は前記ポンプの吐出側に選択的に連通する第２の弁装置と、
前記ポンプの吸込側と吐出側とを連通するバイパス通路と、
前記バイパス通路を開閉するバイパス弁と、
を備える廃水処理装置の制御方法であって、
前記第１又は第２の弁装置の何れか一方を、圧力室が第２の微生物処理槽に連通する「輸送位置」とし、何れか他方を、圧力室がポンプ吐出側に連通する「再生位置」とすると共に、
前記遮断弁を閉ざしてポンプを駆動することにより、
前記「再生位置」にあるフィルターを介してポンプからの廃水を第１の微生物処理槽へと圧送すると共に、「輸送位置」にあるフィルターを介して第１の微生物処理槽の処理水を第２の微生物処理槽へと圧送し、
この状態から前記第１、第２の弁装置を切り換えるにあたり、
前記切り換えの前にポンプを駆動したままバイパス弁を開き、
前記バイパス弁の開弁の後に前記弁装置の切り換えを行い、
前記弁装置の切り換えの後にバイパス弁を閉ざすようにしたこと
を特徴とする廃水処理装置の制御方法の発明である。

請求項６は、
ポンプを介して廃水が圧送される第１の微生物処理槽と、
前記第１の微生物処理槽の上に配置される第２の微生物処理槽と、
前記第１の微生物処理槽と第２の微生物処理槽とを連通する流路の途中に画成される圧力室と、
前記圧力室に介装される第１のフィルターと、
前記圧力室を第２の微生物処理槽又はポンプの吐出側と選択的に連通する第１の弁装置と、
前記第１の微生物処理槽をポンプの吐出側又は吸込側に選択的に連通する第２の弁装置と、
前記第２の弁装置と第１の微生物処理槽とを連通する流路の途中に介装される第２のフィルターとを備えること
を特徴とする廃水処理装置の発明である。

請求項７は、
圧送手段からの廃水が圧送される第１の微生物処理槽と、
前記第１の微生物処理槽の上に配置される第２の微生物処理槽と、
前記第１の微生物処理槽と第２の微生物処理槽とを連通する流路の途中に画成される圧力室と、
前記圧力室に着脱自在に収装されるフィルターと、
前記圧力室と第２の微生物処理槽との間に介装される弁装置と、
前記圧力室を外部に連通する開口部と、
前記開口部を開閉するドアとを備えること
を特徴とする廃水処理装置の発明である。

請求項８は、
前記請求項７において、
前記弁装置として、前記第１の微生物処理槽及び圧力室から第２の微生物処理槽への処理水の流れのみを許容する一方向弁を介装したこと
を特徴とする廃水処理装置の発明である。

前記請求項１以下の各発明において、例えば第１の微生物処理槽における嫌気性処理と第２の微生物処理槽における好気性処理による廃水処理の過程で、第１の微生物処理槽から第２の微生物処理槽へと処理水が流れる際に、各処理槽の間に設けたフィルターを介して、第１の微生物処理槽内で形成される微生物のグラニュール又は微生物を固定した担体粒子がろ過されるので、第１の微生物処理槽の嫌気性微生物の集団が第２の微生物処理槽へと流失することはない。一方、前記廃水処理の過程で、第１の微生物処理槽内で発生した汚泥が次第にフィルターに溜まるので、そのまま放置するとやがてフィルターが目詰まりを起こして第２の微生物処理槽へと処理水を輸送することが困難になる。

これに対して、この発明によれば、フィルターが目詰まりする前にそのろ過機能を復旧させる再生処理を容易に行うことができ、又はフィルターを容易に交換することができる。したがって、微生物のグラニュール又は微生物担体を用いた処理速度の高い流動床を、上下方向に微生物処理槽を積層した構造の廃水処理装置に適用して、長期間にわたり効率の良い廃水処理を行わせることができる。即ち、この発明によれば、処理効率が高く、設置面積が小さく、かつ実用的な廃水処理装置を実現することができる。なお、この発明に固有の作用効果の詳細については、以下の実施形態の説明の中で説明することとする。

この発明を適用可能な廃水処理槽の一例を示す概略縦断面図。 この発明に係る廃水処理装置の第１の実施形態の概略構成図。 前記第１の実施形態の異なる状態を示す概略構成図。 この発明に係る廃水処理装置の第２の実施形態の概略構成図。 前記第２の実施形態の異なる状態を示す概略構成図。 この発明に係る廃水処理装置の第３の実施形態の概略構成図。 前記第３の実施形態の異なる状態を示す概略構成図。 この発明に係る廃水処理装置の第４の実施形態の概略構成図。 前記第４の実施形態の異なる状態を示す概略構成図。 この発明に係る廃水処理装置の第５の実施形態の概略構成図。

図１は、この発明を適用可能な廃水処理槽の一構成例を示している。図において、１１は第１の微生物処理槽、１２は前記第１の微生物処理槽の上に積層する態様で設けた第２の微生物処理槽、１３は前記各処理槽１１，１２を包囲するように、又は各処理槽１１、１２の側方に位置するように設けた沈殿槽である。

第１の微生物処理槽１１には、図示しないポンプを介して処理対象となる廃水を圧送する。廃水の圧送手段としては、ポンプの他に、第２の微生物処理槽よりも高水位となる位置に設けた廃水貯水池と、この貯水池からの廃水の供給又は供給停止を制御する弁装置を適用することもできる。前記廃水は、微生物処理槽１１に導入される前段階の処理として、粗大異物、浮遊固形物、油脂分などが除去されている。なお、以下の説明では、第１の微生物処理槽１１に導入された以後の廃水を「処理水」と呼ぶことにする。

第１の微生物処理槽１１と第２の微生物処理槽１２との間には、これらを連通する流路１４を設けており、この流路１４には第１の微生物処理槽１１に投入した微生物が第２の微生物処理槽１２に流失しないようにろ過するフィルター１５を収容してある。第１の微生物処理槽１１に圧送された処理水は、前記流路１４及びフィルター１５を介して第２の微生物処理槽１２に圧送される。

第２の微生物処理槽１２の底部には曝気のための散気通路１６を設けており、図示しないブロワーからの加圧空気をこの散気通路１６を介して第２の微生物処理槽１２の内部に供給する。また、第２の微生物処理槽１２の略中央部には、処理槽上部に取り付けたモーター１７によって回転する撹拌翼１８を設けており、第１の微生物処理槽１１から送られてきた処理水は、この撹拌翼１８により撹拌されながら散気通路１６からの空気により曝気される。

各処理槽１１，１２に投入する微生物は任意であるが、典型的には下方に位置する第１の微生物処理槽１１には嫌気性微生物を投入して、主に脱窒処理を行わせる。また、上方に位置する第２の微生物処理槽１２には好気性微生物を投入して主にＢＯＤ成分の酸化と窒素化合物の硝化を行わせる。少なくとも第１の微生物処理槽１１に投入する嫌気性微生物については、好ましくは、自己造粒性を有する嫌気性微生物を投入してグラニュールを形成させ、又は嫌気性微生物を固定した担体粒子を投入して、微生物濃度の高い流動床を形成するように図る。

この廃水処理槽では、嫌気性処理を行う第１の微生物処理槽１１から第２の微生物処理槽１２へと圧送された処理水が、好気条件下でＢＯＤ成分の酸化と窒素化合物の硝化がなされる。第２の微生物処理槽１２からの処理水は、処理槽上部から沈殿槽１３へと流出する。沈殿槽１３では微生物由来の汚泥を沈殿させ、上澄みを浄化済みの処理水として放出する。沈殿槽１３の処理水及び汚泥の一部は、図示しない還流通路を介して第１の微生物処理槽１１に循環させ、嫌気条件下に脱窒処理させる。

ところで、前述したように、このような嫌気性微生物の流動床を形成する廃水処理装置では、処理速度の高い効率のよい廃水処理が可能である反面、流動床を形成する嫌気性微生物が流失しないように設けたフィルター１５に汚泥が堆積するという問題がある。そのまま放置すればフィルター１５が目詰まりを起こし、廃水処理を継続することができなくなってしまう。

この発明では、例えばこのような廃水処理槽において、フィルターが目詰まりを起こさないように容易に再生でき、又はフィルターを容易に交換できるようにすることで、小型で効率が良い積層構造の廃水処理装置を実現したものであり、以下にてその具体的な実施形態を、図２以下を参照しながら説明する。なお、以下の各実施形態では、この発明の要点となるフィルターシステムに関わる構成のみを示し、前述した散気装置、撹拌装置、沈殿槽などの補機類は図示及び説明を省略することとする。また、各図において共通する部分には共通する符号を付してその説明を省略することがある。

＜第１の実施形態＞
図２と図３は、この発明の第１の実施形態である。この実施形態は、この発明との関係においては、請求項１、請求項３、請求項５の内容に対応する。図において、１１は第１の微生物処理槽、１２は第１の微生物処理槽１１の上に配置した第２の微生物処理槽、１４ａは第１の微生物処理槽１１と第２の微生物処理槽１２とを連通する第１の流路、１４ｂは第１の微生物処理槽１１と第２の微生物処理槽１２とを連通する第２の流路、１５ａは第１の流路１４ａの途中に介装した第１のフィルター、１５ｂは第２の流路４ｂの途中に介装した第２のフィルターである。第１のフィルター１５ａにはその第２の微生物処理槽側の受圧面に面して第１の圧力室２１ａを画成し、第２のフィルター１５ｂにはその第２の微生物処理槽側の受圧面に面して第２の圧力室２１ｂを画成してある。

２２は第１の微生物処理槽１１に廃水を圧送するポンプ、２３ａと２３ｂはそれぞれ第１の弁装置、第２の弁装置である。第１の弁装置２３ａは、第１の圧力室２１ａを第２の微生物処理槽１２又はポンプ２２の吐出側通路（廃水通路）２４に選択的に連通する。第２の弁装置２３ｂは、第２の圧力室２１ｂを第２の微生物処理槽１２又はポンプ２２の吐出側通路２４に選択的に連通する。

２５はポンプ２２の吸込側通路であり、前述した油脂分除去等の前処理をした廃水を貯留する廃水貯水池２６に連通している。２７はポンプ２２の吐出側通路２４と吸込側通路２５とを連通するバイパス通路、２８はこのバイパス通路２７を開閉するバイパス弁である。

第１の弁装置２３ａと第２の弁装置２３ｂは、この場合三方弁を想定しているが、これらは複数の弁によって同様の機能を持たせるようにしてもよい。例えば、第１の弁装置２３ａは、第１の圧力室２１ａと第２の微生物処理槽１２との間の流路を開閉する第１の弁と、第１の圧力室２１ａとポンプ２２の吐出側通路２４との間の流路を開閉する第２の弁とから構成することができる。また、これら第１の弁装置２３ａ、第２の弁装置２３ｂ、バイパス弁２８は手動弁又は電磁弁の何れであってもよい。

次に、この実施形態の操作方法及び処理水の流れについて説明する。図２は、第１の弁装置２３ａを、第１の圧力室２１ａと第２の微生物処理槽１２との連通を断ち、かつ第１の圧力室２１ａとポンプ２２の吐出側通路２４とを連通する位置（以下「再生位置」という。）に設定し、第２の弁装置２３ｂを、第２の圧力室２１ｂとポンプ２２の吐出側通路２４との連通を断ち、かつ第２の圧力室２１ｂと第２の微生物処理槽１２とを連通する位置（以下「輸送位置」という。）に設定した状態を示している。また、バイパス弁２８はバイパス通路２７を閉ざしている。

この状態では、ポンプ２２の駆動に伴い、貯水池２６からの廃水は第１の弁装置２３ａを介して第１の圧力室２１ａ及びフィルター１５ａへと流れ、流路１４ａを介して第１の微生物処理槽１１へと圧送される。また、第１の微生物処理槽１１内の処理水は、前記ポンプ２２の吐出圧に基づき、第２の流路１４ｂへと入り、第２のフィルター１５ｂ及び圧力室２１ｂへと流れ、第２の弁装置２３ｂを介して第２の微生物処理槽１２へと圧送される。第１の微生物処理槽１１から第２の微生物処理槽１２へと処理水が圧送されるとき、第２のフィルター１５ｂにより処理水内のグラニュールや担体粒子がろ過されるので、第１の微生物処理槽１１に保持されていた微生物集団が第２の微生物処理槽１２へと流失してしまうことはない。一方、このような処理水の流れにより浄化処理を行っている間に、第１の微生物処理槽１１で生じる汚泥が次第に第２のフィルター１５ｂに堆積してゆく。そこで、ある程度の時間が経過した時点で、あるいは第２のフィルター１５ｂへの汚泥の堆積状態が所定限度に達した時点で、２個の弁装置２３ａと２３ｂの「輸送位置」と「再生位置」とを切り換える。

図３は、図２の状態から前述のように各弁装置２３ａ，２３ｂの位置を切り換えた状態、即ち第１の弁装置２３ａを、第１の圧力室２１ａとポンプ２２の吐出側通路２４との連通を断ち、かつ第１の圧力室２１ａと第２の微生物処理槽１２とを連通する輸送位置に設定し、第２の弁装置２３ｂを、第２の圧力室２１ｂと第２の微生物処理槽１２との連通を断ち、かつ第２の圧力室２１ｂとポンプ２２の吐出側通路２４とを連通する再生位置に設定した状態を示している。

この弁装置２３ａ，２３ｂの切り換えにあたっては、切り換えの前にまずポンプ２２を停止させるか、又はバイパス弁２８を開いてポンプ吐出側通路２４と吸込側通路２５とを連通させる。バイパス弁２８を開くと、ポンプ２２から吐出された廃水がバイパス通路２７を介して吸込側通路２５へと循環するので、ポンプ２２を駆動したままで第１の微生物処理槽１１への廃水の圧送を停止させることができる。

弁装置２３ａ，２３ｂの切り換えをした図３の状態においてポンプ２２による圧送を再開すると、廃水貯水池２６からの廃水は第２の弁装置２３ｂを介して第２の圧力室２１ｂ及びフィルター１５ｂへと流れ、流路１４ｂを介して第１の微生物処理槽１１へと圧送される。また、第１の微生物処理槽１１内の処理水は、前記ポンプ２２の吐出圧に基づき、第１の流路１４ａへと入り、第１のフィルター１５ａ及び圧力室２１ａへと流れ、第１の弁装置２３ａを介して第２の微生物処理槽１２へと圧送される。第１の微生物処理槽１１から第２の微生物処理槽１２へと処理水が圧送されるとき、第１のフィルター１５ａにより処理水内のグラニュールや担体粒子がろ過されるので、第１の微生物処理槽１１に保持されていた微生物集団が第２の微生物処理槽１２へと流失してしまうことはない。

このとき、第２の圧力室２１ｂにはポンプ２２からの廃水が流れ、フィルター１５ｂを介して第１の微生物処理槽１１へと流れる。つまり、フィルター１５ｂには、図２に示した状態とは逆方向に廃水の圧力が作用する。この廃水の圧力により、フィルター１５ｂに堆積していた汚泥は洗浄され、廃水と共に第１の微生物処理槽１１に戻される。これによりフィルター１５ｂの目詰まりは解消され、当初のろ過機能を発揮可能な状態に再生される。この再生処理には、他方の第１のフィルター１５ａに汚泥が堆積するまでの十分な時間をかけられるので、ポンプ２２からの廃水の流量・流速が低くても十分に再生が可能である。そして、第１のフィルター１５ａにある程度の汚泥が堆積したら、再び弁装置２３ａ，２３ｂを切り換えて図２の状態として廃水処理を行わせることにより、第１のフィルター１５ａに堆積した汚泥を洗浄してその再生を行わせることができる。

したがって、２個の弁装置２３ａ，２３ｂの「輸送位置」、「再生位置」を定期的に切り換えることにより、フィルター１５ａ又は１５ｂを常にろ過可能な状態に維持して、廃水処理を実質的に中断させることなく長期間にわたり行わせることができる。なお、２個の弁装置２３ａ，２３ｂの切換え時期は、これを定期的に行うのではなく、フィルター１５ａ，１５ｂへの汚泥の堆積状態を監視して、所定の堆積状態となったときに切り換えるようにしてもよい。フィルター１５ａ，１５ｂへの汚泥の堆積状態は、例えば第１の微生物処理槽１１の内圧を圧力センサーで検出し、ポンプ２２による廃水の圧送を行っているときの前記内圧の上昇に基づいて判定することができる。

ところで、２個の弁装置２３ａ，２３ｂの切り換えにあたり、ポンプ２２を停止させるようにしてもよいが、ポンプ２２の駆動を継続したままバイパス弁２８を開くことで廃水の圧送を一時的に停止させるようにすると、次のような効果が得られる。即ち、例えば図２の状態からバイパス弁２８を開いて図３の状態に切り換えたのち再びバイパス弁２８を閉ざすと、その閉弁の際にポンプ２２の吐出側に廃水の慣性力に基づき急激な圧力上昇が起こる。この水撃作用による瞬間的な高圧を第１の圧力室２１ａ及びフィルタ−１５ａに作用させることにより、フィルター１５ａに堆積していた汚泥をより確実かつ短時間で下流側の第１の微生物処理槽１１へと押し流すことができる。フィルター１５ａの目詰まりがひどいときには、このような操作を繰り返すことで目詰まりを解消することが可能である。

＜第２の実施形態＞
図４と図５は、この発明の第２の実施形態である。この実施形態は、この発明との関係においては、請求項２と請求項４の内容に対応する。この実施形態は、各部の構成要素は前記第１の実施形態と同一であるが、第１、第２の流路１４ａ，１４ｂ、第１、第２のフィルター１５ａ，１５ｂ、第１、第２の圧力室２１ａ，２１ｂ、第１、第２の弁装置２３ａ，２３ｂを、第１の微生物処理槽１１と第２の微生物処理槽１２との間に介装されて、これらを連結する中間体３１に内蔵した点を特徴としている。

中間体３１は、例えば第１の微生物処理槽１１及び第２の微生物処理槽１２と共に互いに同一の横断面形状を有する円筒形状をなしており、その下端部を第１の微生物処理槽１１の上端部に、上端部を第２の微生物処理槽１２の下端部に、それぞれ溶接等により接合することで、上下方向に一体化した積層構造の廃水処理槽を形成する。

中間体３１の内部は、第１の圧力室２１ａと第２の圧力室２１ｂとにより２分割してあり、第１の圧力室２１ａには第１のフィルター１５ａを、第２の圧力室２１ｂには第２のフィルター１５ｂを、それぞれ収装してある。この場合、第１の圧力室２１ａが第１の流路１４ａとして、第２の圧力室２１ｂが第２の流路１４ｂとして、それぞれ機能し、第１の微生物処理槽１１と第２の微生物処理槽１２とはこれらの何れかを介してのみ連通する。

前記第１の微生物処理槽１１と第２の微生物処理槽１２との連通を制御する第１の弁装置２３ａは、第１の圧力室２１ａに、同じく第２の弁装置２３ｂは第２の圧力室２１ｂに、それぞれ収装してある。これら２つの弁装置２３ａ、２３ｂの作用は第１の実施形態と同様であり、即ち、第１の弁装置２３ａは、第１の圧力室２１ａを第２の微生物処理槽１２又はポンプ２２の吐出側通路２４に選択的に連通し、第２の弁装置２３ｂは、第２の圧力室２１ｂを第２の微生物処理槽１２又はポンプ２２の吐出側通路２４に選択的に連通する。

したがって、この実施形態によっても、第１の実施形態と同様にして、２つの弁装置２３ａ，２３ｂの切り換えに基づき、２つのフィルター１５ａ，１５ｂのろ過作用と再生とを切り換えながら、第１の微生物処理槽１１及び第２の微生物処理槽１２による廃水処理を長期間にわたり行わせることができる。

さらに、この実施形態に固有の特長として、上下の微生物処理槽１１，１２の間に介装される中間体３１に、第１、第２のフィルター１５ａ，１５ｂ、第１、第２の圧力室２１ａ，２１ｂ、第１、第２の弁装置２３ａ，２３ｂを収装して一体化してあるので、設置面積を最小限にできることに加えて、この中間体３１を予め工場でユニットとして組み立てておくことで、廃水処理設備を設置する現場での組立てや配管の作業が容易になることが挙げられる。

なお、この実施形態において、その中間体３１に、圧力室２１ａ，２１ｂを外部に連通する開口部と、この開口部を開閉するドアとを備えることにより、装置外部から圧力室２１ａ，２１ｂに内蔵したフィルター１５ａ，１５ｂや弁装置２３ａ，２３ｂのメンテナンスを容易に行うことが可能になる（前記開口部及びドアは図示していない）。さらに、フィルター１５ａ，１５ｂを圧力室２１ａ、２１ｂに対して着脱自在なカートリッジ構造とすることにより、開口部を介してのフィルターの交換や、外部に取り出しての清掃も可能になるので、メンテナンス性がより向上する。また、フィルターを取り外した開口部を介して、必要に応じて、第１の微生物処理槽１１に溜まった汚泥を除去したり、第１の微生物処理槽１１に微生物を追加投入したりすることもできる。なお、この作業の間、ポンプ２２は圧送停止状態とすると共に、２個の弁装置２３ａ，２３ｂは共に「再生位置」とする。これにより圧力室２１ａ，２１ｂの水位を下げられると共に、圧力室２１ａ，２１ｂと第２の微生物処理槽１２との連通が遮断されるので、第２の微生物処理槽１２の処理水を排出することなく作業を行うことが可能になる。

＜第３の実施形態＞
図６と図７は、この発明の第３の実施形態である。この実施形態は、この発明との関係においては、請求項６の内容に対応する。図において、１１は第１の微生物処理槽、１２は第１の微生物処理槽１１の上に配置した第２の微生物処理槽、１４は第１の微生物処理槽１１と第２の微生物処理槽１２とを連通する流路、１５は前記流路１４の途中に介装した第１のフィルターである。フィルター１５にはその第２の微生物処理槽側の受圧面に面して圧力室２１を画成してある。

２２は第１の微生物処理槽１１に廃水を圧送するポンプ、３２ａと３２ｂはそれぞれ第１の弁装置、第２の弁装置である。第１の弁装置３２ａは、圧力室２１を第２の微生物処理槽１２又はポンプ２２の吐出側通路２４に選択的に連通し、第２の弁装置３２ｂは、第１の微生物処理槽１１をポンプ２２の吐出側通路２４又は吸込側通路２５に選択的に連通する。３３は第２のフィルターであり、前記第２の弁装置３２ｂと第１の微生物処理槽１１とを連通する通路３４の途中に介装してある。

次に、この実施形態の操作方法及び処理水の流れについて説明する。図６は、廃水貯水池２６からの廃水を第１の微生物処理槽１１から第２の微生物処理槽１２へと順次輸送して廃水処理を行わせるときの状態を示しており、このとき第１の弁装置３２ａは、圧力室２１と第２の微生物処理槽１２とを連通する位置に、第２の弁装置３２ｂは、ポンプ２２の吐出側通路２４と第１の微生物処理槽１１とを連通する位置に、それぞれ切り換えられている。この状態では、ポンプ２２を介して圧送された廃水は吐出側通路２４、第２の弁装置３２ｂ、通路３４及び第２のフィルター３３を介して第１の微生物処理槽１１に圧送される。さらに第１の微生物処理槽１１の処理水は、前記ポンプ２２の吐出圧に基づき、第１のフィルター１５及び圧力室２１を備えた流路１４を通り、第１の弁装置３２ａを介して第２の微生物処理槽１２へと圧送される。

第１の微生物処理槽１１から第２の微生物処理槽１２へと処理水が圧送されるとき、第１のフィルター１５により処理水内のグラニュールや担体粒子がろ過されるので、第１の微生物処理槽１１に保持されていた微生物集団が第２の微生物処理槽１２へと流失してしまうことはない。このような処理水の流れにより浄化処理を行っている間に、第１の微生物処理槽１１で生じる汚泥が次第にフィルター１５に堆積してゆく。そこで、ある程度の時間が経過した時点で、あるいは第１のフィルター１５への汚泥の堆積状態が所定限度に達した時点で、いったんポンプ２２を停止させたうえで、２個の弁装置３２ａと３２ｂを図７に示した位置に切り換える。

図７は、第１の微生物処理槽１１内の処理水をポンプ２２との間で循環させることにより第１のフィルター１５を再生処理するときの状態を示しており、このとき第１の弁装置３２ａは、圧力室２１をポンプ２２の吐出側通路２４と連通する位置に、第２の弁装置３２ｂは、第１の微生物処理槽１１をポンプ２２の吸込側通路２５と連通する位置に、それぞれ切り換えられている。この状態では、ポンプ２２からの廃水は吐出側通路２４及び第１の弁装置３２ａを介して圧力室２１に圧送され、さらにフィルター１５を介して第１の微生物処理槽１１に流入する。第１の微生物処理槽１１内の処理水は、前記流入した廃水の圧力に基づき、第２のフィルター３３を介装した通路３４及び第２の弁装置３２ｂを介してポンプ２２の吸込側通路２５へと流れる。このようにして、主に第１の微生物処理槽１１内の処理水がポンプ２２との間を循環する。この循環する処理水は、第１のフィルター１５を、図６の状態のときとは逆方向に流れるので、第１のフィルター１５に堆積していた汚泥はこの逆方向の流れにより洗浄され、第１の微生物処理槽１１内の処理水内に戻される。このようにしてフィルター１５は当初のろ過機能を発揮可能な程度にまで再生される。また、この再生処理のとき、第２のフィルター３３により第１の微生物処理槽１１からの処理水がろ過されるので、第１の微生物処理槽１１内に保持されていた微生物集団が外部に流出してしまうことはない。

前述した再生処理においては、主に第１の微生物処理槽１１内の処理水がポンプ２２との間を循環するだけであるので、例えばポンプ２２の回転速度を高めることで処理水の循環流量及び圧力室２１に作用する圧力を高めることができ、これにより第１のフィルター１５の洗浄を確実かつ短時間で完了させることが可能である。そして、第１のフィルター１５の再生処理が終了したら、２個の弁装置３２ａ，３２ｂを再び図６に示した状態に切り換えて、廃水の浄化処理を再開させる。第１のフィルター１５を再生処理するときに第２のフィルター３３でろ過された微生物集団や汚泥などは、この浄化処理再開時のポンプ２２からの処理水の圧力で洗浄され、第１の微生物処理槽１１へと戻される。

このようにして、この実施形態によれば、２個の弁装置３２ａ，３２ｂの位置を切り換えることにより、フィルター１５を常にろ過可能な状態に維持して、廃水処理をほとんど中断させることなく長期間にわたり行わせることができる。

＜第４の実施形態＞
図８〜図１０は、この発明の第４の実施形態である。この実施形態は、この発明との関係においては、請求項７と請求項８の内容に対応する。図において、１１はこの実施形態における圧送手段であるポンプ２２からの廃水が圧送される第１の微生物処理槽、１２は第１の微生物処理槽１１の上に配置した第２の微生物処理槽、２１は第１の微生物処理槽１１と第２の微生物処理槽１２との間に画成した圧力室、１５は圧力室２１に対して着脱自在なカートリッジ形のフィルターである。第１の微生物処理槽１１と第２の微生物処理槽１２とは圧力室２１を介してのみ連通する。

３５は圧力室２１と第２の微生物処理槽１２との間に介装した弁装置である。この弁装置３５は、圧力室２１と第２の微生物処理槽１２との連通を許容し又は遮断する機能を有するものであれば、手動弁又は電磁弁など各種のものを適用可能である。この実施形態では、弁装置３５として、第１の微生物処理槽１１及び圧力室２１から第２の微生物処理槽１２への処理水の流れのみを許容する一方向弁を設けている。即ち、この弁装置３５は自動弁であり、ポンプ２２を介して第１の微生物処理槽１１へと廃水を圧送する浄化処理のとき（図８参照。）には、第１の微生物処理槽１１及び圧力室２１に作用する処理水の圧力に基づいて開弁し、第１の微生物処理槽１１からの処理水を第２の微生物処理槽１２へと導入する。一方、ポンプ２２を停止して廃水の圧送を停止したとき（図９参照。）には、第２の微生物処理槽１２内の処理水の圧力に基づいて閉弁し、第２の微生物処理槽１２内の処理水が圧力室２１及び第１の微生物処理槽１１側へと流れるのを阻止する。

圧力室２１は、外部に面して開口した開口部３６と、この開口部３６を開閉するドア３７とを備える。ドア３７は、閉じ状態では圧力室２１内の処理水が外部へと漏出しないように、開口部３６を水密的に閉鎖する。開口部３６は、ドア３７を開いた状態で、圧力室２１に収装したフィルター１５を外部に取り出すことができる程度の大きさに形成してある。

この実施形態において、前述したように、図８に示した浄化処理状態ではポンプ２２を介して第１の微生物処理槽１１へと圧送された廃水は、さらに第１の微生物処理槽１１から圧力室２１に圧送され、このときの圧力に基づいて開弁した弁装置３５を介して第２の微生物処理槽１２へと導入される。第２の微生物処理槽１２へと処理水が流れるときに、第１の微生物処理槽１１に保持されていた微生物集団はフィルター１５にてろ過されるので、第２の微生物処理槽１２へと流失することはない。

ある程度の時間が経過すると、前記浄化処理の過程で第１の微生物処理槽１１内で生じた汚泥がフィルター１５に堆積して、目詰まりを起こし始める。このような状態になったときは、まずポンプ２２による廃水の圧送を停止させる。これにより第１の微生物処理槽１１及び圧力室２１に作用する処理水の圧力が低下するので、図９に示したように、相対的に高圧となった第２の微生物処理槽１２内の処理水の圧力に基づいて弁装置３５が閉弁する。次いで、圧力室２１内の処理水の水位が低下するのを待ってドア３７を開放し、又はドア３７を開放して圧力室２１内の処理水を排出する。このとき、弁装置３５が閉じているので、上方の第２の微生物処理槽１２からの処理水が圧力室２１内に浸入してくることはない。

前述のようにしてドア３７を開いた状態では、圧力室２１が開口部３６を介して装置外部に開放された状態となるので、外部から圧力室２１の内部を洗浄したり、図示したようにフィルター１５を取り外して洗浄あるいは新しいものと交換したりすることが可能である。このようなメンテナンス作業をしたのち、ドア３７を閉ざして開口部３６を閉鎖すれば、圧力室２１は外部から密閉されて再び廃水処理が可能な状態となる。この間、各微生物処理槽１１，１２内の処理水を排出しておく必要がないので、前記メンテナンス作業ののち、速やかに廃水処理を再開することができる。

ところで、この実施形態では前述のようにして上下の微生物処理槽１１，１２の間に介装したフィルター１５の洗浄などメンテナンス作業を容易に行うことができる。そこで、例えば図１０に示したように、さらに多層構造の廃水処理装置を実用化することが可能である。これは、第２の微生物処理槽１２の上にさらに第３の微生物処理槽１２’を設け、これらの間に、前述したのと同様の圧力室２１、フィルター１５、弁装置３５を設けた３層構造の廃水処理装置である。

このような３層構造の廃水処理装置によれば、例えば処理対象となる廃水の成分や性質に応じた微生物を段階的に適用して廃水処理を最適化することが可能である。例えば、第１の微生物処理槽１１と第２の微生物処理槽１２とで２種類の嫌気性微生物（通性嫌気性微生物と絶対嫌気性微生物など）を使い分けたり、あるいは第２の微生物処理槽１２と第３の微生物処理槽１２’とで２種類の好気性微生物を使い分けたりすることが可能である。

なお、前記各実施形態のうち、第３の実施形態（図６，図７）を除いては、第１の微生物処理槽１１に廃水を圧送する手段として、ポンプ２２ではなく、水位差を利用したものを適用してもよい。これは、例えば上部に位置する微生物処理槽１２（１２’）よりも高水位となるように設置した廃水貯水池と、この廃水貯水池から第１の微生物処理槽１１への廃水の流れを制御する弁装置とで構成することができる。

以上、この発明の実施形態をいくつか説明したが、この発明の技術的範囲はこれら実施形態の内容に限定されるものではないことは言うまでもない。

下記の表１は、図１に示した構成の廃水処理装置を用いて、アルミ鋳物工場から排出される工場廃水を浄化処理した結果の一例を示している。この発明によれば、このような優れた浄化性能を長期間にわたって発揮させることができ、メンテナンスが容易で設置面積の少ない実用的な廃水処理装置を実現することができる。

１１ 第１の微生物処理槽
１２ 第２の微生物処理槽
１２’ 第３の微生物処理槽
１３ 沈殿槽
１４ 流路
１４ａ 第１の流路
１４ｂ 第２の流路
１５ フィルター
１５ａ 第１のフィルター
１５ｂ 第２のフィルター
１６ 散気通路
１７ モーター
１８ 撹拌翼
２１ 圧力室
２１ａ，２１ｂ 圧力室
２２ ポンプ（圧送手段）
２３ａ，２３ｂ 弁装置
２４ ポンプの吐出側通路（廃水通路）
２５ ポンプの吸込側通路
２６ 廃水貯水池
２７ バイパス通路
２８ バイパス弁
３１ 中間体
３２ａ 第１の弁装置
３２ｂ 第２の弁装置
３３ 第２のフィルター
３４ 通路
３５ 弁装置
３６ 開口部
３７ ドア

Claims (8)

1. 廃水通路を介して圧送手段からの廃水が圧送される第１の微生物処理槽と、
   前記第１の微生物処理槽の上に配置される第２の微生物処理槽と、
   前記第１の微生物処理槽と第２の微生物処理槽とを連通する第１の流路と、
   前記第１の微生物処理槽と第２の微生物処理槽とを連通する第２の流路と、
   前記第１の流路の途中に介装される第１のフィルターと、
   前記第２の流路の途中に介装される第２のフィルターと、
   前記第１のフィルターの第２の微生物処理槽側の受圧面に面して画成した第１の圧力室と、
   前記第２のフィルターの第２の微生物処理槽側の受圧面に面して画成した第２の圧力室と、
   前記第１の圧力室を第２の微生物処理槽又は前記廃水通路に選択的に連通する第１の弁装置と、
   前記第２の圧力室を第２の微生物処理槽又は前記廃水通路に選択的に連通する第２の弁装置とを備えること
   を特徴とする廃水処理装置。
2. 前記請求項１において、
   前記第１、第２の流路、第１、第２のフィルター、第１、第２の圧力室、第１、第２の弁装置は、
   前記第１の微生物処理槽と第２の微生物処理槽との間に介装されてこれらを連結する中間体に内蔵されていること
   を特徴とする廃水処理装置。
3. 前記請求項１又は請求項２の何れかにおいて、
   前記圧送手段としてポンプを設けると共に、
   前記ポンプの吸込側と吐出側とを連通するバイパス通路と、
   前記バイパス通路を開閉するバイパス弁とを備えること
   を特徴とする廃水処理装置。
4. 前記請求項２において、
   前記中間体に、圧力室を外部に連通する開口部と、
   前記開口部を開閉するドアとを備えること
   を特徴とする廃水処理装置。
5. ポンプを介して廃水が圧送される第１の微生物処理槽と、
   前記第１の微生物処理槽の上に積層される第２の微生物処理槽と、
   前記第１の微生物処理槽と第２の微生物処理槽とを連通する第１の流路と、
   前記第１の微生物処理槽と第２の微生物処理槽とを連通する第２の流路と、
   前記第１の流路の途中に介装される第１のフィルターと、
   前記第２の流路の途中に介装される第２のフィルターと、
   前記第１のフィルターの第２の微生物処理槽側の受圧面に面して画成した第１の圧力室と、
   前記第２のフィルターの第２の微生物処理槽側の受圧面に面して画成した第２の圧力室と、
   前記第１の圧力室を第２の微生物処理槽又は前記ポンプの吐出側に選択的に連通する第１の弁装置と、
   前記第２の圧力室を第２の微生物処理槽又は前記ポンプの吐出側に選択的に連通する第２の弁装置と、
   前記ポンプの吸込側と吐出側とを連通するバイパス通路と、
   前記バイパス通路を開閉するバイパス弁と、
   を備える廃水処理装置の制御方法であって、
   前記第１又は第２の弁装置の何れか一方を、圧力室が第２の微生物処理槽に連通する「輸送位置」とし、何れか他方を、圧力室がポンプ吐出側に連通する「再生位置」とすると共に、
   前記遮断弁を閉ざしてポンプを駆動することにより、
   前記「再生位置」にあるフィルターを介してポンプからの廃水を第１の微生物処理槽へと圧送すると共に、「輸送位置」にあるフィルターを介して第１の微生物処理槽の処理水を第２の微生物処理槽へと圧送し、
   この状態から前記第１、第２の弁装置を切り換えるにあたり、
   前記切り換えの前にポンプを駆動したままバイパス弁を開き、
   前記バイパス弁の開弁の後に前記弁装置の切り換えを行い、
   前記弁装置の切り換えの後にバイパス弁を閉ざすようにしたこと
   を特徴とする廃水処理装置の制御方法。
6. ポンプを介して廃水が圧送される第１の微生物処理槽と、
   前記第１の微生物処理槽の上に配置される第２の微生物処理槽と、
   前記第１の微生物処理槽と第２の微生物処理槽とを連通する流路の途中に画成される圧力室と、
   前記圧力室に介装される第１のフィルターと、
   前記圧力室を第２の微生物処理槽又はポンプの吐出側と選択的に連通する第１の弁装置と、
   前記第１の微生物処理槽をポンプの吐出側又は吸込側に選択的に連通する第２の弁装置と、
   前記第２の弁装置と第１の微生物処理槽とを連通する流路の途中に介装される第２のフィルターとを備えること
   を特徴とする廃水処理装置。
7. 圧送手段からの廃水が圧送される第１の微生物処理槽と、
   前記第１の微生物処理槽の上に配置される第２の微生物処理槽と、
   前記第１の微生物処理槽と第２の微生物処理槽との間に画成される圧力室と、
   前記圧力室に着脱自在に収装されるフィルターと、
   前記圧力室と第２の微生物処理槽との間に介装される弁装置と、
   前記圧力室を外部に連通する開口部と、
   前記開口部を開閉するドアとを備えること、
   を特徴とする廃水処理装置。
8. 前記請求項７において、
   前記弁装置として、前記第１の微生物処理槽及び圧力室から第２の微生物処理槽への処理水の流れのみを許容する一方向弁を設けたこと
   を特徴とする廃水処理装置。

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