JP3054821B2 - 汚水浄化槽用好気濾床槽 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般家庭等から排
出される合併排水を浄化するために、粒状担体を用いた
好気濾床法を取り入れた汚水浄化槽用好気濾床槽に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の汚水浄化槽を図４に基づいて詳細
に説明する。図４は、従来一般的に用いられてきた汚水
浄化槽の１の構造を示す断面図であり、図に示すよう
に、汚水浄化槽１は、仕切壁Ａ１、Ａ２、Ａ３及びＡ４
により仕切られた嫌気濾床槽第１室２、嫌気濾床槽第２
室３、接触ばっ気槽４、沈澱槽５、及び消毒槽６から構
成され、流入口９から供給された被処理水７が嫌気濾床
槽第１室２から順次移流し、最後に消毒槽６を経て、流
出口１０より処理水８として放流されるものである。

【０００３】前記嫌気濾床槽第１室２、嫌気濾床槽第２
室３、及び接触ばっ気槽４夫々には、有機汚濁物質を分
解する微生物を着床させるために接触材Ｃ１、Ｃ２及び
Ｃ３が充填されている。これら接触材Ｃ１〜Ｃ３は、比
表面積（ｍ²／ｍ³）の大きいことが望ましいため、波板
状、ハニカム状、ネットリング状等の形状をしたものが
用いられている。

【０００４】接触ばっ気槽４では、有機汚濁物質から転
換した生物性汚泥あるいは接触材Ｃ３からの生物膜剥離
汚泥（これらを総称して以後ＳＳという）が生じ、該Ｓ
Ｓは後段の沈澱槽５において沈澱法によって比重分離さ
れる。

【０００５】また、他の従来例として図４に示す従来浄
化槽を改良した特開昭６４−７５０９５号公報に開示さ
れた浄化槽がある。この浄化槽は、図４を用いて説明す
ると、接触ばっ気槽４を粒状担体によって充填した生物
膜濾過槽とし、また沈澱槽５を処理水槽として用い、接
触材Ｃ３を濾過材としても使用するものである。

【０００６】前記生物膜濾過槽において、被処理水７に
含まれる有機汚濁物質は、接触材Ｃ３に付着した微生物
によってＳＳへ転換され、Ｃ３内の粒状担体に捕捉され
る。このように有機汚濁物質は、生物膜濾過槽において
好気的に生物分解される。尚、いま述べたような方法に
より有機汚濁物質を分解する方法は、水処理分野におい
て通常生物濾過法と呼ばれている。

【０００７】前記生物膜濾過槽を用いた汚水浄化槽は、
被処理水７の流量変動に対処するために、嫌気濾床槽に
は流量調整機能が備えられている。被処理水７は、流入
口９から嫌気濾床槽第１室２に入り、大きなゴミや挾雑
物が取り除かれた後、嫌気濾床槽第２室３に入る。ここ
で、前記嫌気濾床槽第１室２及び嫌気濾床槽第２室３
は、流量変動に見合った容量を濾床上部で確保できる水
深の位置に連通口（図示省略）が設けられている。

【０００８】次に被処理水７は、嫌気濾床槽第２室３か
ら定量ポンプ１１により生物膜濾過槽に移流され、この
生物膜濾過槽にて生物分解される。散気管１２は、空気
吐出用に設けられたもので、好気的に処理するために設
けてある。生物膜濾過槽にて処理された被処理水７は処
理水槽に至り、更に消毒槽６で殺菌され、処理水８とし
て流出口１０から放流される。

【０００９】この状態で運転を継続すると、生物膜濾過
槽では、捕捉したＳＳと接触材Ｃ３に付着した生物膜と
の蓄積により、濾過抵抗が大きくなり、所定の濾過水量
が得られなくなるために、定期的に接触材Ｃ３の逆洗が
行なわれる。逆洗方法は、処理水槽の処理水を逆洗ポン
プ１３により生物膜濾過槽の底部に噴出し、その逆洗水
を槽上部から取りだして嫌気濾床槽第１室２に返送（図
示省略）するものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
てきた従来浄化槽では、以下のような問題点がある。 （１）汚水浄化槽１における沈澱槽５では、被処理水７
の流量変動、あるいは季節的な水温変化による影響に対
応できず、処理水８の水質が不安定である。 （２）特開昭６４−７５０９５号公報に開示された汚水
浄化槽１では、生物膜濾過槽が生物的分解機能と物理的
濾過機能を具備するために５ｍｍ程度の粒状セラミック
スの接触材Ｃ３を充填しているが、そのために目詰りが
生じやすく、濾過を継続できる時間が短い。 （３）前記目詰りを解消するために逆洗作業を行なう
が、濾過槽全体を良好に逆洗するためには、大きな動力
を有した水中ポンプが必要となる。 （４）更に、通常逆洗に必要な水量は濾過槽と同等容量
以上の容量が必要とされるため、その逆洗水を貯留する
処理水槽が必ず必要となり、どうしても汚水浄化槽１全
体が大きくなってしまう。そこで、本発明においては上
記問題点に鑑み、良好な処理水が継続、安定して得られ
ると共に、汚水浄化槽の所要動力の低減と装置の小型化
の図れる汚水浄化槽を提供することを目的としている。

【００１１】本発明の汚水浄化槽用好気濾床槽は、汚水
浄化槽における好気濾床槽であって、基本的には、該好
気濾床槽は、有機物の分解及びアンモニアの硝化を行う
ための上区画と、生物性汚泥又は生物膜剥離汚泥を捕捉
するための下区画とに分けられ、該上区画の下部又は下
側には散気部材が設けられ、該下区画の下方には散気部
材が設けられ、該下区画よりも下には移送ポンプを介し
て下区画の槽内水を引き抜くための洗浄排水排出管の下
端が配置され、洗浄排水を好気濾床槽よりも上流の槽へ
戻す洗浄排水移送管を備える汚水浄化槽用好気濾床槽で
ある。

【００１２】

【発明の実施の形態】まず、粒状物を充填した好気濾床
槽による排水の処理方法について、図１を用いて説明す
る。図１において、（ａ）は好気濾床槽の通常の処理状
態を示す図であり、（ｂ）は好気濾床槽の洗浄状態を示
した図である。

【００１３】図１（ａ）の通常の処理方法について述べ
ると、好気濾床槽４１には、粒状担体１４を好気濾床層
として充填してあり、その好気濾床層を上区画及び下区
画の２区画に分け、上区画Ｒゾーン及び下区画Ｆゾーン
を形成し、上区画Ｒゾーン及び下区画Ｆゾーンの上下部
に粒状担体１４を通過させない上多孔部材１５、下多孔
部材１７を水平横断的に設けると共に、上区画Ｒゾーン
及び下区画Ｆゾーンを区分し粒状担体１４を通過させな
い多孔部材１６を設けてある。また、上区画Ｒゾーン及
び下区画Ｆゾーンの粒状担体１４の下方に散気部材１８
及び１９を設け、下区画Ｆゾーン下部の下多孔部材１７
の下部から被処理水を嫌気濾床槽第１室へ移送ポンプ２
０を介して洗浄排水として引き抜く洗浄排水排出管２１
を設けている。２３は、好気濾床槽４１下部と処理水槽
２２とを連通する開口部である。尚、このとき上区画Ｒ
ゾーン下方の散気部材１８は、多孔部材１６の上側或は
下側（１８’）のどちらの形態で設けてもよい。洗浄排
水を移送する移送ポンプ２０についても、図面ではエア
リフトポンプを使用しているが、動力を用いた通常の水
中ポンプを使用してもよい。更に、好気濾床槽４１下部
と処理水槽２２とを連通する開口部２３は、洗浄排水排
出管２１の径より小さい径であることが望ましい。ま
た、図２（ａ）に示すように、開口部２３を洗浄排水排
出管２１とは隔離するように設け、管口径を小さくした
開口部２３’としてもよく、図２（ｂ）に示すように処
理水槽２２からの逆流を防止する逆止弁２４を設けても
よい。

【００１４】以上のような構成の排水処理は、次に述べ
るように行なわれる。嫌気濾床槽第２室から出た被処理
水２５は、好気濾床槽４１の上区画Ｒゾーンに入る。Ｒ
ゾーンの粒状担体１４は、散気部材１８からの空気泡に
よって上多孔部材１５及び多孔部材１６内で流動する程
度に充填してある。尚、散気部材１８は溶存酸素が散気
によってＲゾーン全域に拡散されるように設置されるの
が望ましい。Ｒゾーンに入った被処理水２５は、粒状担
体１４に生息する好気性微生物によって処理され、ＢＯ
Ｄの分解やアンモニアの硝化が進行する。Ｒゾーンで
は、粒状担体１４が流動しているためＳＳの捕捉は充分
ではなく、ＳＳを含んだ通過水は、Ｒゾーンを下降し下
区画Ｆゾーンに入る。Ｆゾーンの粒状担体１４は、後述
する洗浄時にだけ散気部材１９から散気される空気泡に
よって流動する程度に充填してある。

【００１５】Ｆゾーンに達した通過水は、粒状担体１４
が静止して濾過層として形成されているため、通過水に
含まれるＳＳは前記濾過層にて捕捉除去される。また、
Ｆゾーンでは、Ｒゾーンから溶存酸素も持ち込まれるた
め好気性微生物が付着生息し、Ｒゾーンにて分解しきれ
なかった残留ＢＯＤの分解や残留アンモニアの硝化が行
なわれる。

【００１６】このように被処理水２５は、上区画Ｒゾー
ンにて主にＢＯＤの分解及びアンモニアの硝化をされ、
下区画ＦゾーンにてＳＳが除去される。Ｆゾーンを通過
した後は、開口部２３から処理水槽２２に至り、その上
部から処理水２６として排出される。好気濾床槽４１
は、処理を継続していると捕捉したＳＳによって粒状担
体１４間が徐々に閉塞するようになる。この傾向は、前
述したように多くのＳＳを捕捉する下区画のＦゾーンで
著しい。そのため好気濾床槽４１の洗浄を行なう必要が
でてくる。

【００１７】次に好気濾床槽４１の洗浄方法を図１
（ｂ）を用いて説明すると、通常の処理から洗浄に移行
する場合は、下区画Ｆゾーンの下多孔部材１７の下方に
ある散気部材１９から散気を開始する。散気によって生
じる空気泡によりＦゾーンの粒状担体１４は流動を開始
し、担体間に捕捉されたＳＳは遊離するようになる。こ
の時洗浄排水排出管２１に接続させた移送ポンプ２０を
作動させ、ＳＳを含んだ槽内水を嫌気濾床槽第１室へ洗
浄排水２７として引き抜く。この洗浄排水の戻りによっ
て嫌気濾床槽第１室の槽内水は順次押し出され、嫌気濾
床槽第２室を介し、好気濾床槽４１の上部へ被処理水２
５として入る。即ち、嫌気濾床槽第２室の処理水が洗浄
用水として供給される。

【００１８】洗浄の終了は、散気部材１９からの散気を
停止すると共に、移送ポンプ２０を停止することにより
完了し、通常の処理状態に戻る。以上のような洗浄を行
なうと、極めて少ない空気量にてＦゾーンをバブリング
でき、且つＦゾーンの槽内水を引き抜く方式であるた
め、少ない洗浄水量でＳＳを洗い出すことができ、所要
動力も小さいものでことたりる。また、洗浄用水を確保
するための処理水槽２２が実質的に不要となり、槽全体
の容量を小さくできる。

【００１９】好気濾床槽４１に充填する粒状担体１４に
ついて述べると、担体に必要な特性は、微生物の付着量
（保持量）が大きく、また洗浄が容易に行なえ、物理化
学的、機械的耐久性がある必要がある。好気濾床槽４１
では、処理効率を高めるため担体への微生物付着量（保
持量）が大きいほうが好ましく、そのためには内部に細
孔を持ち、且つ細孔が連通している粒状物あるいは繊維
間のような空隙を持つ繊維塊が望ましい。この様なもの
に、無機系担体には、パーライト、シラスバルーン、発
泡コンクリート、活性炭、多孔質セラミック、多孔質硝
子等がある。合成樹脂系担体には、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ポリビニ
ルアルコールのアセタール化物等の発泡成形物、繊維を
不規則に絡めた繊維塊、繊維を不規則に積層した不織
布、繊維を結束した繊維塊等が挙げられる。

【００２０】但し、好気濾床槽の洗浄においては、バブ
リングや水流によって、付着した過剰の微生物や担体間
に捕捉したＳＳが担体から容易に剥離することが必要で
ある。これには、担体の比重が大きく影響し、その比重
が大きすぎても小さすぎても好ましいものではない。担
体に使用するのに好適な比重は、概ね０．９〜１．１程
度のものである。

【００２１】比重の点を考えると、無機系担体は多きす
ぎるものが多く、合成樹脂系担体では好適なものが多
い。特にポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ポリビニルア
ルコールのアセタール化物、前述した繊維でポリエステ
ル、ナイロン等の各種繊維塊は適度な比重を有してい
る。ポリエチレンはその点、僅かながら比重が小さい。
但し、ポリエチレン（連通気泡体）は、微生物が付着す
ると比重が高まり、１．００５程度の適度な比重にな
る。従って、ポリエチレン連通気泡体は予め微生物を付
着させたものを使用することもできる。或は、別の比重
調整を行なったものも使用できる。具体的には、エマル
ジョンペイントを連通気泡体に含浸乾燥して得たもの、
発泡成形時に炭酸カルシウムや硫酸バリウムその他比重
調整剤を添加して得たもの、更には発泡成形時にポリエ
チレングリコール系エステルやグリセリン脂肪酸エステ
ルなどの親水性物質を添加して得たもの等である。

【００２２】

【実施例】本発明の実施例を図３を用いて説明すると、
好気濾床槽４１を用いた汚水浄化槽２８は、仕切壁２
９、３０、３１及び３２によって仕切られ、嫌気濾床槽
第１室３３は、接触材３４が収納され粗大固形物の除去
と嫌気性微生物による有機物の低分子化が行なわれる。
嫌気濾床槽第２室３５には同様に接触材３６が収納され
ており、更なる有機物の分解を促す。好気濾床槽４１に
は図１にて述べた構成を具備しており、前述した粒状担
体１４が収納され、該好気濾床槽４１内を上区画Ｒゾー
ンと下区画Ｆゾーンとに機能分画させている。各ゾーン
における主な作用は、前述しているためここでは省略す
る。散気部材１８は、通常の処理状態及び洗浄時でも常
時空気が挿入され、また散気部材１９には、洗浄時のみ
空気が挿入される。そして処理水槽２２は、好気濾床槽
４１と開口部２３を介して連通している。前記処理水槽
２２は、洗浄排水排出管２１と移送ポンプ２０を収納す
るためと処理水を消毒槽３７へ移流するために設けられ
ている。

【００２３】以上のような汚水浄化槽２８において、Ｂ
ＯＤやＳＳの除去以外に、更に窒素を除去する場合に
は、循環用移送ポンプ３８を処理水槽２２に設置し処理
水の一部を嫌気濾床槽第１室に返送することで可能とな
る。

【００２４】汚水浄化槽２８の通常の処理工程及び作用
について説明すると、被処理水３９は、流入口から供給
され、嫌気濾床槽第１室３３に入り、粗大固形物が接触
材３４により除去されると同時に、嫌気性及び通性嫌気
性微生物によって有機物の分解が行なわれる。硝化の進
んだ処理水の一部が循環用移送ポンプ３８を介して返送
される場合には、ここで脱窒素も行なわれる。次に嫌気
濾床槽第１室３３を通過した移流水は、嫌気濾床槽第２
室３５の上部へ至り該槽３５に入る。ここで更なる有機
物の分解や脱窒素が行なわれる。嫌気濾床槽第２室３５
を通過した移流水２５は好気濾床槽４１の上部へ入り、
該槽４１で好気的生物分解が行なわれる。即ち、好気濾
床槽４１では、上区画Ｒゾーンにおいて散気部材１８か
ら供給される空気によって、粒状担体１４に付着した好
気性微生物による有機物の分解及びアンモニアの硝化が
行なわれる。続いて下区画Ｆゾーンでは粒状担体層が停
止状態にあるため、ＳＳの捕捉を行なう。併せて、Ｒゾ
ーンより持ち越される溶存酸素によって好気的雰囲気が
維持され、やはり好気的生物分解も行なわれる。この工
程までに被処理水３９は、有機物及びＳＳ、必要に応じ
て窒素も除去されるため、透視度のよい高度な処理水と
なり、処理水槽２２へ移行し消毒槽３７で滅菌された
後、放流水４０として系外に排出される。

【００２５】ここで被処理水３９に大きな流量変動があ
る場合には、好気濾床槽４１と処理水槽２２を結ぶ開口
部２３に適度な移流水の通過抵抗を持たせることで、各
槽の急激な移流の防止、即ち流量調節の機能を持たせる
ことができる。

【００２６】次に洗浄工程について説明すると、洗浄の
指令は、好気濾床槽４１の水位が所定水位まで上昇する
か、又はタイマー設定にて所定時間が経過することによ
って開始される。尚、タイマー設定の場合は、被処理水
３９流入の少ない深夜に設定することが好ましい。

【００２７】洗浄工程は、散気部材１９から散気を開始
し、Ｆゾーンをバブリングすると同時に移送ポンプ２０
を作動して、バブリングにより剥離させたＳＳを槽内水
とともに洗浄排水排出管２１から引き抜き、洗浄排水移
送管４２から嫌気濾床槽第１室３３へ移送する。この洗
浄排水の戻りによって、嫌気濾床槽第１室３３及び嫌気
濾床槽第２室３５の槽内水は順次押し出され、嫌気濾床
槽第２室３５の処理水が好気濾床槽４１の上部へ供給さ
れる。換言すれば、好気濾床槽４１のＦゾーンの洗浄排
水をその下方より引き抜くことで、Ｒゾーンより洗浄用
水が供給され洗浄が行なわれる。

【００２８】ここで、洗浄時は各槽の水位がほとんど同
じになるため、洗浄に伴って移送ポンプ２０を稼働して
も処理水槽２２からの開口部２３を介しての逆流が少な
く、Ｆゾーンの洗浄排水を効率的に引き抜くことが可能
となる。その効果をより大きくするためには、開口部２
３に逆止弁２４を設けることが好ましい。

【００２９】一方、この洗浄操作を行なってもＲゾーン
及びＦゾーンの粒状担体１４は、両者を分画する多孔部
材１６によって行き来できないため、各ゾーンの担体量
は変化しない。洗浄の終了は、散気部材１９からの散気
を停止すると共に、移送ポンプ２０を停止することによ
り完了する。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明になる好気
濾床槽によれば、効率的なＢＯＤ及びＳＳの除去が可能
であり、且つアンモニアの硝化も行なわれるので透明感
のある高度な処理水を安定して得ることができる。また
好気濾床槽に、比重が１に近い粒状担体を充填させるの
で、洗浄にかかる所要動力を著しく小さくすることが可
能となる。更には、好気濾床槽を洗浄するための処理水
を貯留する処理水槽が実質的に不要となり、汚水浄化槽
全体を小さくするすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す好気濾床槽の概略断面図
であり、（ａ）は通常の処理状態を、（ｂ）は洗浄状態
を示す。

【図２】本発明の実施例を示す好気濾床槽と処理水槽と
を連通させる開口部の拡大図である。

【図３】本発明の好気濾床槽を用いた汚水浄化槽であ
り、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面
図を示す。

【図４】従来例による汚水浄化槽の概略断面図を示す。

【符号の説明】

１．汚水浄化槽 ２．嫌気濾床槽第１室 ３．嫌気濾床
槽第２室 ４．接触ばっ気槽 ５．沈澱槽 ６．消毒槽
７．被処理水 ８．処理水 ９．流入口 １０．流出
口 １１．定量ポンプ １２．ばっ気用散気管 １３．
逆洗ポンプ １４．粒状担体 １５．上多孔部材 １
６．多孔部材 １７．下多孔部材 １８．散気部材 １
９．散気部材 ２０．移送ポンプ ２１．洗浄排水排出
管 ２２．処理水槽 ２３．開口部 ２４．逆止弁 ２
５．被処理水 ２６．処理水 ２７．洗浄排水 ２８．
汚水浄化槽 ２９．仕切壁 ３０．仕切壁 ３１．仕切
壁 ３２．仕切壁 ３３．嫌気濾床槽第１室 ３４．接
触材 ３５．嫌気濾床槽第２室３６．接触材 ３７．消
毒槽 ３８．循環用移送ポンプ ３９．被処理水 ４
０．放流水 ４１．好気濾床槽 ４２．洗浄排水移送管

フロントページの続き (72)発明者 小泉 裕二 茨城県下館市大字下江連1250番地 日立 化成工業株式会社 結城工場内 (56)参考文献 特開 昭64−75095（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−106181（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−138185（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−285484（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C02F 3/00 - 3/34

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上流側から嫌気濾床槽、好気濾床槽、処
   理水槽及び消毒槽の順に配列される汚水浄化槽における
   好気濾床槽であって、 該好気濾床槽は、有機物の分解及びアンモニアの硝化を
   行うための上区画と、生物性汚泥又は生物膜剥離汚泥を
   捕捉するための下区画とに分けられ、該上区画の下部又
   は下側には散気部材が設けられ、該下区画の下方には散
   気部材が設けられ、該下区画よりも下には移送ポンプを
   介して下区画の槽内水を引き抜くための洗浄排水排出管
   の下端が配置され、洗浄排水を好気濾床槽よりも上流の
   槽へ戻す洗浄排水移送管を備える汚水浄化槽用好気濾床
   槽。
2. 【請求項２】 下区画下方の散気部材からは洗浄時を除
   いて散気しない構造である請求項１に記載の汚水浄化槽
   用好気濾床槽。
3. 【請求項３】 移送ポンプはエアリフトポンプである請
   求項１又は２に記載の汚水浄化槽用好気濾床槽。
4. 【請求項４】 上区画は、充填された粒状担体が流動し
   ている濾床層を形成し、下区画は、充填された粒状担体
   が静止している濾過層を形成する請求項１乃至３のいず
   れかに記載の汚水浄化槽用好気濾床槽。
5. 【請求項５】 好気濾床槽よりも上流の槽は、嫌気濾床
   槽である請求項１記載の汚水浄化槽用好気濾床槽。