JP2851296B2 - 生物学的処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は微生物付着用充填材を充填した槽内に、有機
物や窒素成分等の汚染物質を含む被処理水を流入させ、
被処理水を好気的あるいは嫌気的条件下で生物学的に処
理する浸漬濾床法生物学的処理装置に関する。

＜従来の技術＞ 従来から、廃水等の被処理水中に含まれている有機物
（BODまたはCOD）の除去、あるいは窒素成分（NH₄−
Ｎ、NO₃−Ｎ等）の硝化または脱窒等を行う生物学的処
理装置の一つとして、運転管理が容易で、比較的高負荷
処理が行え、かつ任意の除去率が得られる浸漬濾床法生
物学的処理装置（以下浸漬濾床装置という）が広く使用
されている。

当該浸漬濾床装置は、砂利、砕石、多孔性の人工石
（例えば焼成骨材）、アンスラサイト等の無機物、ある
いはハニカム状等の各種形状をなしたプラスチックから
なる充填材層の上部または下部から、有機物や窒素成分
等の汚染物質を含む被処理水を流入して前記充填材層に
着生した微生物（好気性微生物または嫌気性微生物）の
働きによって被処理水中の汚染物質を生物学的に分解、
除去するものであり、いわゆる浮遊式の生物処理装置に
比べて槽内の微生物濃度をある程度高くでき、従って有
機物や窒素成分等の汚染物質の高負荷処理が可能である
という利点を有している。

このような浸漬濾床装置においては、一般に処理を続
行するうちに生物膜の肥大化、あるいは被処理水中の懸
濁物質（SS）の堆積等によって充填材層が目詰まりを起
こし、所定の通水量が確保できなくなったり、好気性微
生物処理の場合は微生物の嫌気化が起こったりして処理
水質が悪化することとなるので、定期的に充填材層の下
部から洗浄水や洗浄気体を流入させて充填材層の目詰ま
りを解消する、いわゆる洗浄操作を行う。

＜発明が解決しようとする問題点＞ しかしながら、前記したような充填材を用いた従来の
浸漬濾床装置には、以下のような問題点がある。

すなわち、砂利、砕石等の粒状物を充填材として用い
た場合は、空隙率が小さいために目詰まりを起こし易
く、前述のような洗浄の頻度が多くなるという問題点が
あるとともに、比較的比重の大きい砂利、砕石等の充填
材にあっては、洗浄の際に洗浄水や洗浄気体を流入して
も充填材を流動化させることが難しく、従って目詰まり
を十分に解消することが困難であり、また比較的比重の
軽い人工石やアンスラサイト等の充填材にあっては、洗
浄を十分に行おうとして前記洗浄流体の流速を高めると
充填材が槽外に流出する恐れがあり、これを避けるため
に流速を低くすると洗浄が不十分となってしまうという
問題点がある。

更に、ハニカム状等の各種形状をなしたプラスチック
製充填材の場合は、一般的に空隙率の大きなものが多
く、従って比較的目詰まりを起こしにくく、また洗浄す
る場合も容易であるが、反面充填容積あたりの表面積
（m²/m³、以下単に表面積という）が小さいために微生
物の着生量がそれ程多くならない、すなわち槽内の微生
物濃度がそれ程高くならないという問題点がある。

本発明は、従来の浸漬濾床装置におけるかかる問題点
を解決するもので、充填材層が目詰まりしにくく、仮に
目詰まりしても極めて容易に洗浄することができ、しか
も槽内の微生物濃度を従来より飛躍的に高くすることの
できる浸漬濾床装置を提供することを目的とするもので
ある。

＜問題点を解決するための手段＞ 上述の問題点を解決するためになされた本発明は、微
生物をその表面に着生させた充填材を槽内に充填して充
填材槽を形成し、当該充填材層に被処理水を下降流で通
水させて被処理水を生物学的に処理する浸漬濾床法生物
学的処理装置において、槽内の下部に多孔板等からなる
支持体を設けて当該支持体に単繊維の集合体からなる長
繊維束の下端を固定するとともに、当該長繊維束の上端
を自由端とし、該長繊維束を槽内に比較的密に充填する
ことにより槽内全体に等該長繊維束を立設させて前記充
填材層を形成させたことを特徴とする生物学的処理装置
である。

＜発明の実施の形態＞ 以下に本発明と比較例とを図面を用いて詳細に説明す
る。

比較例１ 図面の第１図は、本発明の比較例を示す模式断面図で
あって、好気性微生物を用いた上昇流式の浸漬濾床装置
を示しており、断面が円形あるいは矩形等の槽１内の下
部に多孔板等からなる支持体２を付設し、当該支持体２
に単繊維の集合体からなる長繊維束の下端を固定すると
ともに、当該長繊維束３の上端を自由端とし、長繊維束
３を槽１内に比較的密に充填することにより、槽１内全
体に長繊維束３を立設して充填材層４を形成する。

また、支持体２の下部の槽１内に、原水管５および洗
浄水管６とに連通した多数の孔を穿った散水管７と、空
気管８に連通した多数の孔を穿った散気管９とをそれぞ
れ多数本付設し、更に充填材層４の上方部の槽１内に、
処理水の出口管10に連通したトラフ11を設ける。

本例に用いる長繊維束３について説明すると、素材が
例えばアクリル繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊
維等の合成繊維、あるいは綿、羊毛等の天然繊維であ
り、長さが例えば1,000mm〜3,000mmの単繊維を複数本集
合してなるものである。

前記単繊維の太さとしては10μ〜80μのものが望まし
く、通常は35μ前後のものを用いるとよい。このような
単繊維の集合体からなる長繊維束３は比較的腰が強く、
よって槽１内に立設した場合に、充填密度が適切であれ
ば水平状に折れ曲がったりすることがなく、たとえ被処
理水を長繊維束３の上部から下部に向けて下降流で通水
した場合でも、長繊維束３の下方部がやや屈曲してその
高さが若干縮みはするが、折れ曲がることはない。ま
た、当該長繊維束３の場合は、長繊維束３を構成してい
る各単繊維自体の表面に微生物が着生し、従って通常の
糸あるいは紐状体を微生物付着用充填材とする場合に比
べて非常に大なる微生物保持量を得ることができる。

次に、長繊維束３の充填密度について説明すると、当
該密度が大なれば大なる程充填容積あたりの表面積が多
くなり、微生物の着生し得る表面積が増加するが、しか
し圧力損失は大となり、かつ目詰まりし易くなる。ま
た、前記充填密度が小さくなるにしたがい、圧力損失が
少なくなり、目詰まりも起こりにくくなるが、逆に微生
物の着生し得る表面積が少なくなり、高性能の生物処理
装置を得ることができなくなり、また充填密度をより小
さくすると長繊維束３を槽１内に立設することも困難と
なる。従って、長繊維束３の充填密度には最適な範囲が
あり、例えば長さが1,000mm〜3,000mmの単繊維の集合体
からなる長繊維束３を用いる場合において、槽１の容積
1m³あたり10kg〜100kg（乾燥重量）の長繊維束となるよ
うな充填密度とするとよい。このような充填密度とする
ことにより、長繊維束３を槽１内に立設することができ
るとともに、空隙率が粒状充填材を用いる場合の２〜３
倍、また表面積が10〜50倍という、浸漬濾床装置に極め
て適した充填材層を形成することができる。

以上の第１図に示した本例の浸漬濾床装置を用いて、
例えば有機物を含む被処理水を処理する場合は以下のよ
うにする。

すなわち、原水管５を介して散水管７の孔より被処理
水を流入させ、充填材層４内を長繊維束３の下端部から
上端部に向けて上昇流で通過させるとともに空気管８を
介して散気管９の孔より曝気用空気を流入させる。流入
させた被処理水が充填材層４の間を上昇する間に、長繊
維束３を構成している各単繊維の表面に着生した好気性
微生物の働きによって被処理水中の有機物が生物学的に
酸化、分解され、浄化された処理水がトラフ11を介して
出口管10より得られる。一方、流入させた空気は気泡と
なって槽１内を上昇し、そのまま大気中に放出される。
また、被処理水中に含まれているSSは、一部長繊維束３
に捕捉されるが、大部分は長繊維束３間を通り抜けて上
昇し、処理水とともに出口管10より流出する。

この本例の装置のように、被処理水の通水方向を上昇
流式とした場合は、従来の粒状物を用いた装置の場合に
比べて、被処理水中のSSが充填材槽４内に捕捉された
り、あるいは堆積する割合が極めて少なく、かつ空隙率
も大きいので、充填材層４は非常に目詰まりしにくい。

また、本例の装置においては充填材として前述したよ
うな径の単繊維の集合体からなる長繊維束３を用い、か
つ当該長繊維束３を比較的密に充填するので、計算上の
表面積は従来の粒状充填材、あるいは各種形状のプラス
チック製充填材のそれの10〜50倍にもなり、従って充填
材層４内に保持できる微生物量を飛躍的に多くすること
ができて従来より、効果的な生物処理が行える。

上述したごとく、本例の装置を上昇流式とした場合は
極めて目詰まりしにくいが、通水を長時間続行するとSS
の捕捉量が徐々に増加し、また長繊維束３を構成してい
る各単繊維の表面に着生した生物膜が肥大化して充填材
層４が目詰まり傾向となるので、この時には通水を停止
して以下のような洗浄を行う。

すなわち、空気管８を介して散気管９より、通水時に
おける曝気用空気の流量より大なる流量の洗浄空気を流
入する。当該空気の流入により槽１内の水が撹拌される
とともに長繊維束３が振動し、長繊維束３の間に捕捉さ
れていたSSが容易に剥離されて浮遊状態となり、また長
繊維束３を構成している単繊維の表面に着生した余剰の
好気性微生物も効果的に剥離される。

次いで、当該空気の流入を続行したまま、あるいは当
該空気の流入を停止した後、洗浄水管６を介して槽１内
に洗浄水を流入する。長時間束３の下端が支持体２に固
定されているとともに、その上端が自由端となっている
ので、流入した洗浄水の上昇流により、長繊維束３は支
持体２を固定部とした吹き流しのようになり、各繊維が
振動する。

従って、剥離された余剰の好気性微生物やSSは長繊維
束３内にとどまることができずに追い出され、これらの
濁質を多量に含む洗浄廃水がトラフ11を介して出口管10
より排出される。

本例の浸漬濾床装置は、長繊維束３の下端を支持体２
によって固定し、その上端を自由端としているので、比
較的少ない洗浄空気や洗浄水の流入によって長繊維束３
を容易に振動もしくは揺動させることができ、また下端
を固定しているためにたとえ高流速の洗浄水を流入して
も長繊維束３が槽１外に流出することはなく、よって本
発明の生物学的処理装置は短時間で、かつ効果的に充填
材層４の目詰まりを解消することができる。

実施形態１ 上述した比較例の装置は上昇流式の浸漬濾床装置であ
るが、本発明は被処理水を充填材層を形成する長繊維束
の上端から下端に向かって下降流で通水する下降流式の
装置であることを特徴とし、第２図はこの構成を示して
いる。

本例の装置は、被処理水を比較例とは反対の上方から
下方に通水させるようにしているため、第１図の装置と
比べて、被処理水を供給する原水管５を槽１の上部に接
続し、多孔板等からなる支持体２の下方から処理水を出
口管10′より流出させる点で異なり、また、トラフ11を
介して接続された出口管10が、洗浄時の濁質を多量に含
む洗浄廃水を排出する場合にのみ利用される点で異な
る。

なお、上記以外の構成は、第１図と全く同様に構成さ
れるのでこれらの同じ構成については説明を省略する。

本例の場合は、被処理水の下降流によって長繊維束の
下部がやや屈曲してその高さが若干縮みはするが、長繊
維束が全体的に槽内で直立した状態を維持することがで
き、従って直立する長繊維束間を被処理水が下降流で通
過することとなるので圧力損失が著しく増大するような
ことはない。

そして、このように構成された本発明の実施形態を示
す下降流式の装置においては、被処理水が下降流で通過
する間に、被処理水中のSSが長繊維束の空隙部で捕捉さ
れ、よって前記上昇流式の場合より目詰まりし易くなる
が、反面処理水中に流出するSSが少なくなり、より清澄
な処理水を得ることができるという効果が奏される。

なお目詰まりの頻度は粒状充填材を用いた従来の装置
に比べると少なく、また目詰まりした場合には、前記上
昇流式の場合と全く同様な方法で洗浄を行うことによっ
て、目詰まりを十分解消することができるので何ら問題
はない。

また、本発明装置を嫌気性微生物を用いた浸漬濾床装
置、例えば嫌気性発酵装置とすることもでき、その場合
は槽を密閉構造として発生するガスを集め、集めたガス
を前記空気の代わりに散気管の孔より流入させる以外は
好気性微生物を用いた浸漬濾床装置と同じであるので詳
しい説明は省略する。

＜効果＞ 以上説明したごとく、本発明の生物学的処理装置は、
充填材として単繊維の集合体からなる長繊維束を用いる
ので、各単繊維自体がそれぞれ微生物付着用担体として
有効に機能し、従来の粒状充填材やハニカム状充填材を
用いる装置に比べて、10〜50倍というような極めて大き
な表面積を有する浸漬濾床装置とすることができ、従っ
て槽内の微生物保持量を従来より飛躍的に大とすること
ができる。しかも、このように大きな表面積を確保しつ
つ、空隙率においても従来の粒状充填材のそれの２〜３
倍とすることができ、よって非常に目詰まりしにくい。

また、たとえ目詰まりを起こしたとしても、比較的少
ない洗浄水量あるいは洗浄気体の流入によって長繊維束
を容易に振動させることができ、従って長繊維束を構成
している各単繊維の表面に着生した余剰の微生物や長繊
維束に捕捉されたSSを効果的に剥離することができる。

更に、本発明においては長繊維束の下端を固定し、下
降流で被処理水を通水するので、たとえ高流速の洗浄水
を流入しても充填材が槽外に流出する恐れは全くない。

更に、上述した充填材層に上昇流で被処理水を流す比
較例に比べ、処理水中に流出するSSが少なく、より清澄
な処理水を得ることができるという効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

図面の第１図は比較例１の生物学的処理装置の一例を示
す模式断面図、第２図は本発明の生物学的処理装置の実
施形態１を示す模式断面図である。 １……槽、２……支持体 ３……長繊維束、４……充填材層 ５……原水管、６……洗浄水管 ７……散水管、８……空気層 ９……散水管、10,10′……出口管 11……トラフ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】微生物をその表面に着生させた充填材を槽
   内に充填して充填材層を形成し、当該充填材層に被処理
   水を下降流で通水させて被処理水を生物学的に処理する
   浸漬濾床法生物学的処理装置において、槽内の下部に多
   孔板等からなる支持体を設けて当該支持体に単繊維の集
   合体からなる長繊維束の下端を固定するとともに、当該
   長繊維束の上端を自由端とし、該長繊維束を槽内に比較
   的密に充填することにより槽内全体に当該長繊維束を立
   設させて前記充填材層を形成させたことを特徴とする生
   物学的処理装置。