JP2018015740A - 散水ろ床装置及び散水ろ床装置洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】蝿の発生を効果的に抑制できる散水ろ床装置及びその洗浄方法を提供する。
【解決手段】この多数のろ材３２ａによって形成された散水ろ床３２を収容して排水処理を行う散水ろ床装置本体３と、散水ろ床３２を洗浄時に洗浄水Ｃで湛水する洗浄用湛水設備５と、洗浄水Ｃで湛水された散水ろ床３２を空気爆気する洗浄用空気曝気設備５と、を備える。洗浄は、洗浄用湛水設備５により洗浄水Ｃを注入して散水ろ床３２を湛水したのち、洗浄用空気曝気設備５により散水ろ床３２を空気曝気して、ろ材３２ａに付着した蝿の幼虫や卵の剥離を促し、その後、洗浄水Ｃを排出する。
【選択図】図２

Description

本発明は、散水ろ床装置及び散水ろ床装置洗浄方法に関する。

下水や工場排水などの排水を処理する方法として、微生物によって排水を処理する生物学的排水処理法が広く用いられている。生物学的排水処理法には、活性汚泥法、散水ろ床法、循環式硝化脱窒法などが知られている。活性汚泥法は、好気性微生物を含んだ活性汚泥に排水を流入させて排水中の有機物を除去するものであり、我が国における代表的な生物学的排水処理法である。活性汚泥法は、好気性微生物の活性を維持するため、活性汚泥中の排水に空気を送り込む曝気が必要である。散水ろ床法は、砕石又はプラスチック製の多数のろ材によって形成されたろ床を有する散水ろ床装置を用いて、ろ床の上側から排水を散水し、排水がろ材の表面を滴っていく過程で、ろ材の表面に繁茂した好気性微生物の膜の作用により排水中の有機物の除去を行うものである。好気性微生物の膜への酸素供給は、多数のろ材の間隙に存在する空気中の酸素の拡散移動又は溶解に依っているため、曝気が不要となる。循環式硝化脱窒法は、有機物の除去とともに、排水中のアンモニアを好気性微生物により硝酸イオンに酸化する硝化工程と、硝酸イオンを嫌気性微生物により窒素分子にまで還元する脱窒工程と、を経て、富栄養化原因物質の一つである窒素の除去を行うものである。

活性汚泥法は、曝気に多量の空気が必要であり、従って、多量の電力エネルギーが消費される。循環式硝化脱窒法は、硝化工程での曝気が必要となるので、一般に、活性汚泥法で必要とする以上の多量の空気が必要であり、従って、さらに多量の電力エネルギーが消費される。これらに対し、散水ろ床法は、曝気が不要であるので、消費される電力エネルギーの削減が可能である。

散水ろ床法は、多数のろ材の間隙に空気が出入りする状態で運転されることから、衛生害虫である蝿（いわゆる、ろ床バエ）が容易にろ材の間隙に入り込み、ろ材を産卵床として利用することで、大量に発生し易い。そのため、導入した散水ろ床装置を運転する上で蠅が大きな障害とならないようにする対策が必要である。例えば、特許文献１には、ろ材として親水性及び吸水性を有する布帛を用いた散水ろ床装置が開示されている。ここでは、布帛に形成される好気性微生物の層が水膜で覆われるため、蝿が発生しない、としている。また、例えば、特許文献２には、蝿の発生を防ぐために、装置内に洗浄水を貯留してろ材を湛水（冠水）させる洗浄水貯留機構と、湛水後に散水ろ床装置内から洗浄水を排出する排水機構と、を有した洗浄手段を備える散水ろ床装置が開示されている。

特開２００１−１２１１８１号公報 特開２０１５−０３３６６６号公報

しかしながら、特許文献１に開示される散水ろ床装置は、ろ材の洗浄手段を備えていないため、使い続けた後に蝿の発生を効果的に抑制できるかどうかが問題であり、また、ろ材としての布帛の耐用年数が長くない、と考えられる。また、特許文献２に開示される散水ろ床装置は、産み付けられた場所によっては、洗浄水による湛水とその洗浄水の排出だけでは、卵等を取り除くことが困難な場合が少なくない、と考えられる。

本発明は、係る事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、蝿の発生を効果的に抑制できる散水ろ床装置及び散水ろ床装置洗浄方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の散水ろ床装置は、多数のろ材によって形成された散水ろ床を収容して排水処理を行う散水ろ床装置本体と、前記散水ろ床を洗浄時に洗浄水で湛水する洗浄用湛水設備と、前記洗浄水で湛水された前記散水ろ床を空気爆気する洗浄用空気曝気設備と、を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の散水ろ床装置は、請求項１に記載の散水ろ床装置において、前記洗浄用湛水設備は、前記散水ろ床に下方から前記洗浄水を注入する洗浄水注入管を有し、前記洗浄用空気曝気設備は、前記散水ろ床に下方から空気を注入する空気注入管を有することを特徴とする。

請求項３に記載の散水ろ床装置は、請求項１又は２に記載の散水ろ床装置において、前記ろ材は、前記空気曝気によって動き得るようにプラスチック製であることを特徴とする。

請求項４に記載の散水ろ床装置洗浄方法は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の散水ろ床装置を定期的に洗浄する散水ろ床装置洗浄方法であって、前記洗浄用湛水設備により前記洗浄水を注入して前記散水ろ床を湛水したのち、前記洗浄用空気曝気設備により前記散水ろ床を空気曝気して、前記ろ材に付着した蝿の幼虫や卵の剥離を促し、その後、前記洗浄水を排出することを特徴とする。

請求項５に記載の散水ろ床装置洗浄方法は、請求項４に記載の散水ろ床装置洗浄方法において、前記洗浄水の排出は、前記散水ろ床の上部から前記洗浄水を排出し、その後、前記散水ろ床の下部から前記洗浄水を排出することを特徴とする。

請求項６に記載の散水ろ床装置洗浄方法は、請求項５に記載の散水ろ床装置洗浄方法において、前記散水ろ床の上部から排出する前記洗浄水は、該洗浄液が前記散水ろ床の上面から深さ５０ｍｍまでに溜まる量以上の量であり、かつ、前記散水ろ床の上面から深さ４００ｍｍまでに溜まる量以下の量であることを特徴とする。

請求項７に記載の散水ろ床装置洗浄方法は、請求項４〜６のいずれか１項に記載の散水ろ床装置洗浄方法において、前記湛水に用いる前記洗浄水に水道水、井戸水または排水処理水を用いることを特徴とする。

請求項８に記載の散水ろ床装置洗浄方法は、請求項４〜７のいずれか１項に記載の散水ろ床装置洗浄方法において、前記ろ材は、直径１０〜３０ｍｍ、長さ１０〜３０ｍｍの円筒状のプラスチック製であり、前記空気曝気の風量を０．６〜１．０ｍ^３／ｍ^２・ｍｉｎ、前記空気曝気の時間を1〜５ｍｉｎに設定することを特徴とする。

請求項９に記載の散水ろ床装置洗浄方法は、請求項４〜８のいずれか１項に記載の散水ろ床装置洗浄方法において、定期的に前記散水ろ床部を洗浄する頻度を３日間に１回以上とすることを特徴とする。

本発明の散水ろ床装置及び散水ろ床装置洗浄方法によれば、蝿の発生を効果的に抑制することが可能になる。

本発明の実施形態に係る散水ろ床装置を含む循環式硝化脱窒システムの概略図である。 同上の散水ろ床装置を示すものであって、（ａ）が正面視断面図、（ｂ）が平面図である。 同上の散水ろ床装置のろ材の例を拡大して示す外観図であって、（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図である。 同上の散水ろ床装置とともに循環式硝化脱窒システムで用いられる無酸素ろ床装置を示すものであって、（ａ）が平面図、（ｂ）がＡ−Ａで示す切断面での断面図である。 同上の散水ろ床装置の実験における散水ろ床の側面部の幼虫の個体数分布を示すグラフであって、洗浄を行った散水ろ床装置についてのものである。 同上の散水ろ床装置の実験における散水ろ床の側面部の幼虫の個体数分布を示すグラフであって、洗浄を行わなかった散水ろ床装置についてのものである。 同上の散水ろ床装置の実験における散水ろ床装置から排出された洗浄水に含まれる蠅について幼虫、蛹、成虫の数を示すグラフであって、洗浄水全部についてのものである。 同上の散水ろ床装置の実験における散水ろ床装置から排出された洗浄水に含まれる蠅について幼虫、蛹、成虫の数を示すグラフであって、下部から排出された洗浄水のみについてのものである。 同上の散水ろ床装置の実験における散水ろ床装置中の月別の幼虫の個体サイズを示すグラフであって、洗浄を行った散水ろ床装置と洗浄を行わなかった散水ろ床装置について示している。 同上の散水ろ床装置の実験における循環式硝化脱窒システムに流入する排水中の各態窒素濃度の経時変化を示すグラフである。 同上の散水ろ床装置の実験における処理水中の各態窒素濃度の経時変化を示すグラフであって、洗浄を行った散水ろ床装置についてのものである。 同上の散水ろ床装置の実験における処理水中の各態窒素濃度の経時変化を示すグラフであって、洗浄を行わなかった散水ろ床装置についてのものである。 同上の散水ろ床装置の実験における処理水中のＣＯＤ（化学的酸素要求量）の経時変化を示すグラフであって、洗浄を行った散水ろ床装置と洗浄を行わなかった散水ろ床装置について示している。 同上の散水ろ床装置の実験における処理水中のＳＳ（浮遊物質量）の経時変化を示すグラフであって、洗浄を行った散水ろ床装置と洗浄を行わなかった散水ろ床装置について示している。

以下、本発明を実施するための形態を説明する。本発明の実施形態に係る散水ろ床装置１は、図１に示すように、循環式硝化脱窒システム２の一部を構成する装置である。循環式硝化脱窒システム２は、上述した循環式硝化脱窒法を実現するシステムである。循環式硝化脱窒システム２では、散水ろ床装置１は、排水Ｗ中のアンモニアを好気性微生物により硝酸イオンに酸化する硝化工程を行う。また、散水ろ床装置１は、好気性微生物により排水Ｗ中の有機物の除去にも寄与する。

散水ろ床装置１は、図１に示すように、散水ろ床装置本体３と洗浄用湛水設備４と洗浄用空気曝気設備５とを備える。

散水ろ床装置本体３は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、筒状の散水ろ床外筒３１の内部に、多数のろ材（担体）３２ａによって形成された散水ろ床３２を収容する。散水ろ床３２は、上方から排水Ｗが散水され、排水Ｗが内部を下方に向かってゆっくりと流れることによって排水処理を行うことができる。ろ材３２ａは、汚泥（堆積汚泥）を捕捉し、ろ材３２ａの表面には排水Ｗ中のアンモニアを硝酸イオンに酸化し得る好気性微生物が繁茂することになる。散水ろ床３２は、その上面及び下面が外気に曝されて空気が供給され、空気中の酸素は、多数のろ材３２ａの間隙を拡散移動することになる。また、空気中の酸素は、散水ろ床３２の上面から供給される排水Ｗに溶解しても拡散移動する。こうして、好気性微生物の膜への酸素供給が行われる。なお、図２（ｂ）では、後述する洗浄水注入管４１、空気注入管５１、上部排出管４４については、図示を省略している。

ろ材３２ａは、プラスチック製（例えば、高密度ポリエチレン製）の成形品である。プラスチック製のろ材３２ａは、砕石のろ材に比べて比重が小さい。それにより、ろ材３２ａは、後述する洗浄時の空気曝気によって容易に動き得、ろ材３２ａに付着した蝿の幼虫や卵の剥離を促すことができる。ろ材３２ａの比重は、０．９〜１．１とすることができる。また、ろ材３２ａは、様々な形状のものが可能であるが、例えば、図３に示すように、円筒状のものとすることができる。

散水ろ床外筒３１は、その中空部の底部を塞ぐように、多数の網目の有する薄板状の支持体３３を取り付けることができる。この網目状の支持体３３は、散水ろ床外筒３１内に収容する散水ろ床３２の多数のろ材３２ａを支持する。従って、支持体３３の網目の大きさは、ろ材３２ａよりも小さいものである。

また、散水ろ床外筒３１には、後述する下部排出管３５、洗浄水注入管４１、空気注入管５１を取り付けるための管取付具３４を散水ろ床外筒３１の下側に設けることができる。管取付具３４は、内部空間を有し、その内部空間に後述する下部排出管３５、洗浄水注入管４１、空気注入管５１のそれぞれの中空部が連通する。管取付具３４は、図示するように略円錐状とすることができる。また、散水ろ床外筒３１と管取付具３４は、それぞれにフランジ３１ａ、３４ａを有するようにして、フランジ３１ａ、３４ａにおいて固定具（ボルト及びナットなど）で互いに固定され、散水ろ床３２の直下に管取付具３４の内部空間が位置するようにできる。また、支持体３３は、散水ろ床外筒３１と管取付具３４の間に挟み込むことで取り付けることができる。

散水ろ床装置本体３は、排水処理時に散水ろ床３２を通った処理水Ｐが排出される下部排出管３５を有する。下部排出管３５には、三方コック３６を設け、排水処理時には後述する無酸素ろ床装置７へ処理水Ｐが排出されるようにし、散水ろ床装置１の洗浄時には、下部排出管３５を閉じて散水ろ床３２を湛水させたり後述する沈殿装置６へ洗浄水Ｃが排出されるようにさせたりすることができる（図１参照）。

洗浄用湛水設備４は、散水ろ床装置１の洗浄時に、散水ろ床３２を湛水するための設備である。洗浄用湛水設備４は、散水ろ床３２に下方から洗浄水Ｃを注入することができる洗浄水注入管４１を有している。洗浄水注入管４１は、具体的には、上述したように、管取付具３４に取り付けることができる。洗浄水注入管４１には、通常、洗浄水注入管４１を任意に開閉できるコック４２が設けられて、上方に向かって洗浄水Ｃを吐出するようにポンプ４３が接続されている。また、後述するように、湛水後に散水ろ床３２の上部からも洗浄水Ｃを排出する場合は、上部排出管４４を設けるようにする。

洗浄用空気曝気設備５は、散水ろ床装置１の洗浄時に、散水ろ床３２を空気により爆気する設備である。洗浄用空気曝気設備５は、散水ろ床３２に下方から空気Ａを注入することができる空気注入管５１を有している。空気注入管５１は、具体的には、上述したように、管取付具３４に取り付けることができる。空気注入管５１には、通常、任意に開閉できるコック５２が設けられ、上方に向かって空気を吐出するようにエアポンプ５３が接続されている。

循環式硝化脱窒システム２は、更に、前述した沈殿装置６と無酸素ろ床装置７を備える。沈殿装置６と無酸素ろ床装置７は、従来の機能及び構成でよいので詳細は説明しないが、基本的な機能と構成は以下の通りである。

沈殿装置６は、処理する前の生の排水Ｗが流入し、その排水Ｗ中の大きな固形物Ｓを沈殿分離させる。固形物Ｓが分離され取り除かれた排水Ｗは、ポンプ６Ａにより、無酸素ろ床装置７に送られる。固形物Ｓは、所定の機構でもって排出される。

無酸素ろ床装置７は、排水Ｗ中の硝酸イオンを嫌気性脱窒微生物により窒素分子にまで還元する脱窒工程を行う。また、無酸素ろ床装置７は、嫌気性微生物により排水Ｗ中の有機物の除去を行うこともできる。無酸素ろ床装置７は、図４に示すように、無酸素ろ床槽７１の内部に、嫌気性微生物が繁茂したろ材（担体）によって形成されたろ床７２と、ろ床７２の中に設けられた複数の仕切板７３と、を有している。また、無酸素ろ床装置７は、排水流入管７４と排水流出管７５と処理水流出管７６と、を有している。また、無酸素ろ床装置７は、排水Ｗと処理水Ｐを隔絶する隔絶板７７を有している。排水流入管７４から流入した排水Ｗは、複数の仕切板７３の間を上下に迂流しながら、ろ床７２を通って有機物の除去及び脱窒が行われる。ろ床７２を通った排水Ｗは、排水流出管７５から流出し、ポンプ７Ａにより散水ろ床装置１に送られる（図１参照）。また、散水ろ床装置１から排出された処理水Ｐは、上方から流入し、処理水Ｐの一部は、最終の処理水Ｐとして処理水流出管７６から流出し、残りは、再度、ろ床７２を通過して散水ろ床装置１へ循環する。

次に、散水ろ床装置１の操作及び動作を詳細に説明する。

先ず、排水処理時について述べる。排水処理時には、散水ろ床装置１は、散水ろ床装置１、洗浄用湛水設備４の洗浄水注入管４１のコック４２及び洗浄用空気曝気設備５の空気注入管５１のコック５２は閉じられている。散水ろ床装置１は、散水ろ床３２の上方から排水Ｗが散水され、排水Ｗがろ材３２ａの表面を滴っていく過程で、ろ材３２ａの表面に繁茂した好気性微生物の膜の作用により排水Ｗ中のアンモニアを好気性微生物により硝酸イオンに酸化する。また、排水Ｗ中の有機物の除去も行われる。散水ろ床装置１からの処理水Ｐは、下部排出管３５（及び三方コック３６）を通じて無酸素ろ床装置７に排出される。

次に、散水ろ床装置１の洗浄について述べる。散水ろ床装置１は、定期的に、排水処理を一時止めて洗浄が行われる。

散水ろ床装置１の洗浄時には、下部排出管３５（三方コック３６）を閉じ、洗浄水注入管４１（コック４２）を開き、洗浄水Ｃを注入して散水ろ床３２を湛水する。その後、空気注入管５１（コック５２）を開き、散水ろ床３２を空気曝気する。空気曝気により、ろ材３２ａを細かく動かして、ろ材３２ａに付着した蝿の幼虫や卵の剥離を促す。このとき、ろ材３２ａに付着した蝿の幼虫や卵の剥離を効果的に促すには、プラスチック製のろ材３２ａは、直径１０〜３０ｍｍ、長さ１０〜３０ｍｍの円筒状のものを用い、空気曝気の風量を０．６〜１．０ｍ^３／ｍ^２・ｍｉｎとし、空気曝気の時間を1〜５ｍｉｎに設定するのが好ましい。なお、洗浄水注入管４１によって洗浄水Ｃを注入しながら、空気注入管５１によって空気曝気してもよい。

散水ろ床３２を湛水し空気曝気した後には、散水ろ床３２に溜まった洗浄水Ｃを排出する。この場合、沈殿装置６へ洗浄水Ｃが排出されるように下部排出管３５（三方コック３６）を開いて散水ろ床３２の下部からのみ洗浄水Ｃを排出することも可能であるが、散水ろ床３２の下部から洗浄水Ｃを排出する前に、上部排出管４４を通して散水ろ床３２の上部から洗浄水Ｃの一部を排出するのが好ましい。これは、後述する実験結果で示すように、散水ろ床３２の上部で蠅の幼虫の存在割合が大きく、そのため、散水ろ床３２の上部から排出された洗浄水Ｃには、下部から排出された洗浄水Ｃに比較して、極めて多くの蠅が含まれるからである。散水ろ床３２の上部から洗浄水Ｃの一部を排出するには、洗浄水注入管４１を開いて洗浄水Ｃを注入して散水ろ床３２に溜まった洗浄水Ｃを上方に押し出すようにすればよい。

散水ろ床３２の上部から排出する洗浄水Ｃは、散水ろ床３２の上面から深さ５０ｍｍまでに溜まる量以上の量であるのが好ましい。これは、散水ろ床３２の上面から深さ５０ｍｍまでに溜まる量の洗浄水Ｃを散水ろ床３２の上部から排出する後述する実験結果により、効果が確認された事実に基づく。また、散水ろ床３２の上部から排出する洗浄水Ｃは、散水ろ床３２の上面から深さ４００ｍｍまでに溜まる量以下の量であるのが好ましい。これは、後述する実験結果により、蠅の幼虫が散水ろ床３２の上部、特に０〜４００ｍｍの深さの区間に集中している事実と、散水ろ床３２の上部から排出する洗浄水Ｃを余り多くすると経済的でなくなる事実と、に基づいている。

湛水に用いる洗浄水Ｃには、水道水、井戸水、又は、上記処理水Ｐを貯留したものなどの排水処理水を用いることができる。

蠅（ろ床バエ）には、チョウバエ科のＰｓｙｃｈｏｄａ ａｌｂｉｐｕｎｃｔａｔａやＰｓｙｃｈｏｄａ ａｌｔｅｒｎａｔａなどの複数種類がいる。散水ろ床３２に産み付けられた蠅の卵は４８時間以内に孵化し、１〜３週間で成虫になる。成長し大きくなった幼虫はろ材３２ａに物理的に捕捉されやすく、洗浄による除去効果が小さくなるから、卵や孵化直後の小型の幼虫段階での除去を想定し、洗浄頻度は３日に１回以上とするのが好ましい。

このように、散水ろ床装置１は、定期的に、排水処理を一時止め、上述した洗浄を行うことで、蝿の発生を効果的に抑制することが可能になる。

なお、散水ろ床３２の洗浄によりろ材３２ａに捕捉されている堆積汚泥も少し除去されることになる。その結果として、ろ材３２ａの表面の好気性微生物の量が減少し、散水ろ床装置１の本来の機能である水処理能力に悪影響を及ぼす可能性が懸念されるが、後述する実験結果（図８Ａ〜図１０参照。）で示すように、水処理能力が低下することはない。逆に、散水ろ床３２の洗浄は、排水処理中での堆積汚泥の剥離及びその流出を防止し、ろ材３２ａの表面の好気性微生物の膜を適切な状態に維持し。水処理能力を維持することができる。

また、散水ろ床装置１は、このように循環式硝化脱窒システム２の一部を構成する装置とする他、他のシステムの一部を構成する装置としたり、或いは、単体として上述した散水ろ床法を実現する装置としたりすることが可能である。この場合、当然であるが、好気性微生物は様々なものが可能である。

次に、本願発明者が行った散水ろ床装置１及びその洗浄方法の実験について以下説明する。この実験では、図１に示した循環式硝化脱窒システム２を用いた。散水ろ床装置１の散水ろ床外筒３１は、透明アクリル製の円筒状であり、高さ１０００ｍｍ、内径８０ｍｍとした。

ろ材３２ａは、直径１５ｍｍ、長さ１５ｍｍの円筒状の高密度ポリエチレン製の成形品（比重０．９８）（大日本プラスチックス株式会社製のラメールチューブＬＴ−１５）を用いた。これらのろ材３２ａを散水ろ床外筒３１に約５４０ｇ（嵩容積４．５Ｌ、充填高さ約９００ｍｍ）充填して散水ろ床３２を形成した。

散水ろ床外筒３１の底部には、網目状の支持体３３が取り付けられている。また、支持体３３には、下部排出管３５、洗浄水注入管４１、空気注入管５１が設けられている。下部排出管３５には三方コック３６が設けられ、排水処理時には処理水Ｐが無酸素ろ床装置７へ、散水ろ床装置１の洗浄時には沈殿装置６へ洗浄水Ｃが排出される。洗浄水注入管４１にはコック４２、空気注入管５１にはコック５２が設けられ、任意に開閉できるようになっている。また、空気注入管５１には吐出量３Ｌ/ｍｉｎのエアポンプ５３が接続されている。

無酸素ろ床装置７は幅７０ｍｍ、高さ１２５ｍｍ、奥行３２０ｍｍの槽型で、槽内に紐状接触材（大日本プラスチックス株式会社製クレオコードＫＣ−３０）を１８０ｃｍ充填している。

実験用の循環式硝化脱窒システム２は、２個（循環式硝化脱窒システム２Ａ及び２Ｂ）用意し、実験は次のように行った。

実験の開始日（２０１５年４月２５日）から２０１５年５月３１日までは、循環式硝化脱窒システム２Ａ及び２Ｂにおいて、排水処理のみを行い、散水ろ床装置１の洗浄は行わなかった。２０１５年６月１日に、蠅の発生が確認されたので、それ以降、循環式硝化脱窒システム２Ａでは、以下に述べる洗浄を一定の頻度で行った。循環式硝化脱窒システム２Ｂでは、２０１５年６月１日以降も、洗浄は行わず、排水処理のみを継続して行った。

２０１５年６月１日〜７月１６日の期間（期間１）、循環式硝化脱窒システム２Ａでは、３日に１回の頻度で、排水処理を一時止め以下に述べるような散水ろ床装置１の洗浄を行った。すなわち、下部排出管３５を閉じ、洗浄水注入管４１を開き、洗浄水Ｃを散水ろ床３２の高さ９９０ｍｍまで供給して、散水ろ床３２を湛水した。次に、洗浄水注入管４１を閉じ、空気注入管５１を開いて３Ｌ／ｍｉｎの空気流量（曝気風量０．６ｍ^３／ｍ^２・ｍｉｎ）で空気曝気を３分間行った。曝気終了後、空気注入管５１を閉じ、下部排出管３５を開いて散水ろ床３２の下部からの洗浄水Ｃを排出した。

２０１５年７月１７日〜８月２２日の期間（期間２）、循環式硝化脱窒システム２Ａでは、３日に１回の頻度で、排水処理を一時止め以下に述べる散水ろ床装置１の洗浄を行った。すなわち、下部排出管３５を閉じ、洗浄水注入管４１を開いて、洗浄水Ｃを散水ろ床３２の高さ９９０ｍｍまで供給して、散水ろ床３２を湛水した。次に洗浄水注入管４１を閉じ、空気注入管５１を開いて３Ｌ／ｍｉｎの空気流量（曝気風量０．６ｍ^３／ｍ^２・ｍｉｎ）で空気曝気を３分間行った。曝気終了後、空気注入管５１を閉じ、上部排出管４４を通して散水ろ床３２の上部から２００ｍＬ（全洗浄水の５％）（散水ろ床３２の上面から深さ５０ｍｍまでに溜まる量）の洗浄水Ｃを排出した後、下部排出管３５を開いて散水ろ床３２の下部からの残りの洗浄水Ｃを排出した。

実験期間中、排出された洗浄水Ｃ中の蠅の幼虫、蛹、成虫を計数するとともに、散水ろ床３２の側面写真を定期的に撮影し、写真に記録された蠅の幼虫の数を計数した。

実験結果は、以下の通りである。なお、蠅として、Ｐｓｙｃｈｏｄａ ａｌｂｉｐｕｎｃｔａｔａとＰｓｙｃｈｏｄａ ａｌｔｅｒｎａｔａの２種類が観測されたが、実験結果を示す以下に説明する各図では両者をまとめて示している。

図５Ａ、図５Ｂに、上記の期間１及び期間２での散水ろ床３２の側面部の蠅の幼虫の分布（側面積３．８５×１０^−３ｍ^２に観測された個体数）を示す。横軸は月日、縦軸は棒グラフで示す、上部から０〜２００ｍｍの区間ａ、２００〜４００ｍｍの区間ｂ、４００〜６００ｍｍの区間ｃ、６００〜８００ｍｍの区間ｄ、８００〜１０００ｍｍの区間ｅ、における幼虫の数である。図５Ａは、循環式硝化脱窒システム２Ａでのもの、図５Ｂは、循環式硝化脱窒システム２Ｂでのものである。

図５Ａ、図５Ｂより、期間１においては、循環式硝化脱窒システム２Ａでは、循環式硝化脱窒システム２Ｂと比較して蠅の幼虫の個体数が大幅に減っているのが分かる（より詳細には６６．０％減）。これは、３日に１回の頻度で洗浄し、散水ろ床３２の下部から排出された洗浄水Ｃによって幼虫又は卵を除去した結果である。また、循環式硝化脱窒システム２Ａでは、目視で判る程度にろ材３２ａに捕捉されている堆積汚泥の量も減少しており、幼虫の餌となる汚泥の減少も幼虫の低減に貢献していたものと考えられる。

また、図５Ａ、図５Ｂより、期間１においては、循環式硝化脱窒システム２Ａ、２Ｂともに、散水ろ床３２の上部、特に０〜４００ｍｍの区間に、幼虫が集中していることが分かる。また循環式硝化脱窒システム２Ａでは、散水ろ床３２の上部から６００〜１０００ｍｍの区間でほとんど幼虫が確認されなかった。蠅の成虫が散水ろ床３２の上部から侵入して産卵することと、散水ろ床３２の洗浄により散水ろ床３２の下部の卵や幼虫が優先的に洗浄水Ｃに含まれて除去されることとが、要因として考えられる。

また、図５Ａ、図５Ｂより、期間２においては、循環式硝化脱窒システム２Ａでは、循環式硝化脱窒システム２Ｂと比較して、蠅の幼虫が１５．５％にまで減っている。これは、期間２では、３日に１回の頻度で洗浄し、散水ろ床３２の下部から排出された洗浄水Ｃによって幼虫又は卵を除去する前に、散水ろ床３２の上部から排出された洗浄水Ｃによって幼虫又は卵を除去した結果であり、散水ろ床３２の下部からと上部から排出された洗浄水Ｃを併用した場合の効果が確認された。

次に、図６Ａ、図６Ｂに、循環式硝化脱窒システム２Ａにおいて散水ろ床装置１から排出された洗浄水Ｃに含まれる蠅について幼虫、蛹、成虫の数を示す。横軸は月日、右側の縦軸は折れ線グラフｆで示す幼虫の数、左側の縦軸は棒グラフで示す蛹（符号ｇの部分）と成虫（符号ｈの部分）の数である。図６Ａは、洗浄水Ｃ全部（下部から排出された洗浄水Ｃと上部から排出された洗浄水Ｃの合計）についてのもの、図６Ｂは、下部から排出された洗浄水Ｃのみについてのものである。下部から排出された洗浄水Ｃには成虫は観察されていない。なお、図６Ａおいては、期間１のデータは、図６Ｂと同じであるので省略している。

図６Ａ、図６Ｂより、散水ろ床装置１の上部から排出された洗浄水Ｃに含まれる蠅（幼虫、蛹、成虫）の数は、下部から排出された洗浄水Ｃに比較して極めて多く、従って、上部からの洗浄水Ｃの排出による蠅の除去効果は、下部からの洗浄水Ｃの排出に比較して極めて大きいことが分かる。詳細には、上部から排出された洗浄水Ｃに含まれる蠅の数は、下部から排出された洗浄水Ｃに含まれる蠅の数の８６０±１７６倍にも達していた。なお、図６Ａ、図６Ｂより、期間２の初めから２週間後の８月１日頃より洗浄水Ｃに含まれる蠅の数が減少しているが、これは散水ろ床装置１の洗浄により、卵が効果的に除去されたこと、及び散水ろ床装置１の洗浄に伴う成虫の減少により産卵数が抑制されたためであると考えられる。

また、下記の表１に、期間２において上部から排出された洗浄水Ｃ及び下部から排出された洗浄水Ｃの各１Ｌに含まれる幼虫、蛹、成虫の数（平均と標準偏差）を示す。

次に、図７に、散水ろ床装置１中の月別の幼虫の個体サイズを示す。各月において、左側が循環式硝化脱窒システム２Ａ、右側が循環式硝化脱窒システム２Ｂにおけるものである。散水ろ床装置１の洗浄を開始した６月には循環式硝化脱窒システム２Ａ、２Ｂの間で幼虫の個体サイズに有意差は認められなかった。７月以降、循環式硝化脱窒システム２Ｂについては個体サイズに変化はなかったが、循環式硝化脱窒システム２Ａでは平均個体サイズが１．９５倍に上昇した。これは、個体サイズの大きな幼虫は散水ろ床３２内のろ材３２ａに物理的に捕捉されやすいことから、循環式硝化脱窒システム２Ａでは洗浄により個体サイズの小さな幼虫が優先的に除去されたことによる結果であると考えられる。

以上の図５Ａ〜図７で示した実験結果より、散水ろ床装置１の上記の洗浄を行うことで蠅の発生を効果的に抑制できることが分かる。

次に、散水ろ床装置１の洗浄による水処理能力への影響についての実験結果を述べる。水処理能力の指標として、処理水Ｐ中の各態窒素濃度、ＣＯＤ（化学的酸素要求量）、ＳＳ（浮遊物質量）のそれぞれの経時変化を調べた。

図８Ａ〜図８Ｃに各態窒素濃度の経時変化を示す。図８Ａは、循環式硝化脱窒システム２Ａ又は２Ｂに流入する排水Ｗ中の各態窒素濃度の経時変化を示し、図８Ｂは、循環式硝化脱窒システム２Ａにおける処理水Ｐ中の各態窒素濃度の経時変化を示し、図８Ｃは、循環式硝化脱窒システム２Ｂにおける処理水Ｐ中の各態窒素濃度の経時変化を示す。図８Ｂ及び図８Ｃの符号ｌの部分は、亜硝酸イオンの濃度を示す。図８Ｂ及び図８Ｃの符号ｍの部分は、硝酸イオンの濃度を示す。図８Ａの符号ｉの部分、図８Ｂ及び図８Ｃの符号ｎの部分は、アンモニアイオンの濃度を示す。図８Ａの符号ｊの部分、図８Ｂ及び図８Ｃの符号ｏの部分は、その他の態様を示す。また、図８Ｂ及び図８Ｃの曲線ｋは、循環式硝化脱窒システム２Ａ又は２Ｂに流入する排水Ｗの窒素濃度（各態窒素濃度の合計）から処理水Ｐ中の窒素濃度（各態窒素濃度の合計）を引いて求めた窒素の除去効率である。

図８Ａ〜図８Ｃより、循環式硝化脱窒システム２Ａにおいて水処理性能の低下は認められなかった。従って、各態窒素濃度の点から、散水ろ床装置１の洗浄によって水処理能力への悪影響はないことが分かる。

また、図９に、ＣＯＤの経時変化を示す。曲線ｐは、循環式硝化脱窒システム２Ａ及び２Ｂに流入する排水Ｗにおける濃度、曲線ｑは、循環式硝化脱窒システム２Ａでの処理水Ｐにおける濃度、曲線ｒは、循環式硝化脱窒システム２Ｂでの処理水Ｐにおける濃度である。また、図１０に、ＳＳの経時変化を示す。曲線ｓは、循環式硝化脱窒システム２Ａ及び２Ｂに流入する排水Ｗにおける濃度、曲線ｔは、循環式硝化脱窒システム２Ａでの処理水Ｐにおける濃度、曲線ｕは、循環式硝化脱窒システム２Ｂでの処理水Ｐにおける濃度である。

図９、図１０より、循環式硝化脱窒システム２Ａにおいて水処理性能の低下は認められなかった。従って、ＣＯＤ及びＳＳの点からも、散水ろ床装置１の洗浄によって水処理能力への悪影響はないことが分かる。また、循環式硝化脱窒システム２Ｂでは、散水ろ床３２中のろ材３２ａに捕捉されている堆積汚泥の剥離及びその流出が途中起こり、それに伴うＣＯＤ及びＳＳの一時的な悪化が観測されたが、循環式硝化脱窒システム２Ａでは、それは起こらず、ろ材３２ａの表面の好気性微生物の膜を適切な状態に維持し、水処理能力を維持していた。

以上、本発明の実施形態に係る散水ろ床装置及びその洗浄方法について説明したが、本発明は、上述の実施形態に記載したものに限られることなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内でのさまざまな設計変更が可能である。

１ 散水ろ床装置
２ 循環式硝化脱窒システム
３ 散水ろ床装置本体
３１ 散水ろ床外筒
３２ 散水ろ床
３２ａ ろ材
３３ 支持体
３４ 管取付具
３５ 下部排出管
３６ 三方コック
４ 洗浄用湛水設備
４１ 洗浄水注入管
４２ コック
４３ ポンプ
４４ 上部排出管
５ 洗浄用空気曝気設備
５１ 空気注入管
５２ コック
５３ エアポンプ
６ 沈殿装置
７ 無酸素ろ床装置
Ａ 空気
Ｃ 洗浄水
Ｐ 処理水
Ｗ 排水

Claims (9)

1. 多数のろ材によって形成された散水ろ床を収容して排水処理を行う散水ろ床装置本体と、
   前記散水ろ床を洗浄時に洗浄水で湛水する洗浄用湛水設備と、
   前記洗浄水で湛水された前記散水ろ床を空気爆気する洗浄用空気曝気設備と、
   を備えることを特徴とする散水ろ床装置。
2. 請求項１に記載の散水ろ床装置において、
   前記洗浄用湛水設備は、前記散水ろ床に下方から前記洗浄水を注入する洗浄水注入管を有し、
   前記洗浄用空気曝気設備は、前記散水ろ床に下方から空気を注入する空気注入管を有することを特徴とする散水ろ床装置。
3. 請求項１又は２に記載の散水ろ床装置において、
   前記ろ材は、前記空気曝気によって動き得るようにプラスチック製であることを特徴とする散水ろ床装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の散水ろ床装置を定期的に洗浄する散水ろ床装置洗浄方法であって、
   前記洗浄用湛水設備により前記洗浄水を注入して前記散水ろ床を湛水したのち、前記洗浄用空気曝気設備により前記散水ろ床を空気曝気して、前記ろ材に付着した蝿の幼虫や卵の剥離を促し、その後、前記洗浄水を排出することを特徴とする散水ろ床装置洗浄方法。
5. 請求項４に記載の散水ろ床装置洗浄方法において、
   前記洗浄水の排出は、前記散水ろ床の上部から前記洗浄水を排出し、その後、前記散水ろ床の下部から前記洗浄水を排出することを特徴とする散水ろ床装置洗浄方法。
6. 請求項５に記載の散水ろ床装置洗浄方法において、
   前記散水ろ床の上部から排出する前記洗浄水は、該洗浄液が前記散水ろ床の上面から深さ５０ｍｍまでに溜まる量以上の量であり、かつ、前記散水ろ床の上面から深さ４００ｍｍまでに溜まる量以下の量であることを特徴とする散水ろ床装置洗浄方法。
7. 請求項４〜６のいずれか１項に記載の散水ろ床装置洗浄方法において、
   前記湛水に用いる前記洗浄水に水道水、井戸水または排水処理水を用いることを特徴とする散水ろ床装置洗浄方法。
8. 請求項４〜７のいずれか１項に記載の散水ろ床装置洗浄方法において、
   前記ろ材は、直径１０〜３０ｍｍ、長さ１０〜３０ｍｍの円筒状のプラスチック製であり、前記空気曝気の風量を０．６〜１．０ｍ^３／ｍ^２・ｍｉｎ、前記空気曝気の時間を1〜５ｍｉｎに設定することを特徴とする散水ろ床装置洗浄方法。
9. 請求項４〜８のいずれか１項に記載の散水ろ床装置洗浄方法において、
   定期的に前記散水ろ床部を洗浄する頻度を３日間に１回以上とすることを特徴とする散水ろ床装置洗浄方法。

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