JP3244365B2

JP3244365B2 - 流動床担体回収方法

Info

Publication number: JP3244365B2
Application number: JP25825793A
Authority: JP
Inventors: 正博井村; 吉彦佐藤; 栄一鈴木; 雅司後藤
Original assignee: FUJICLEAN CO., LTD.
Current assignee: FUJICLEAN CO., LTD.
Priority date: 1993-10-15
Filing date: 1993-10-15
Publication date: 2002-01-07
Anticipated expiration: 2017-01-07
Also published as: JPH07108292A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流動床方式の生物膜処
理に使用すると有益な、磁気反応性を帯有してなる流動
床担体回収方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、流動床方式の生物膜処理において
は、微生物の付着媒体として砂、アンスラサイト（無煙
炭）、活性炭、多孔質セラミック、プラスチック、スポ
ンジ、ガラス球等の担体物質が採択され、これをリアク
ターと称する反応槽で流動化させることで、微生物が付
着する担体の表面積を飛躍的に高め、大量の微生物によ
る生物膜処理の高速化を可能としている。このような生
物処理の高速化は、反面、処理設備の小型コンパクト化
の要請に貢献でき、近時、流動床生物膜処理装置に対す
る実用化の要請が極めて強い。ところが、反応槽に投入
した担体の流動化と、当該担体に付着した微生物の成長
による槽内汚水に対する生物処理が進行するに伴って、
或いは、新たな処理汚水の流入による影響を受けると、
微生物が付着した流動床担体が、処理水に混入して反応
槽から流れ出し、それが系外へ流出されることになる。
そこで、従来では、、反応槽の上方部に三角堰と称す
る越流堰を設けたり、、反応槽の処理水排出口の直前
に担体流出を防止するネットやスクリーンを設けたり、
、特公平２−５１５３号公報の従来例を示す第２図の
ように傾斜板を設けたり、また、特公平１−５９０３７
号公報に開示するように、下部を開口した斜向仕切板を
設けたり、或いは、、特公平２−５１５３号公報に開
示する多孔性隔壁を槽内中間部に傾設したり、また、
、特公平２−５１５４号公報の第１図に開示するよう
な、槽内中間部に下端を開口した隔壁と邪魔板とで斜向
通路を傾設したり、また、その第２図に示すように、隔
壁と多数の邪魔板とで多数段の斜向通路を形成すること
で、微生物が付着した流動床担体の槽外への流出を防止
している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記や
のような流出防止策の場合には、流出しようとする流動
床担体で、スクリーンや多孔性隔壁等が目詰まり現象を
引き起こすことになり、それでは実用化装置としての日
常的な維持管理を煩わしいものとする。また、それ以外
の前記、のような防止策や、の越流構造の場合に
は、目詰まりは起こさないにしても、依然として流動床
担体の流出を防止することができない。このことから、
反応槽から流出する微生物の付着担体を、後工程の沈澱
槽へ流入させ、それを比較的時間をかけて沈降分離させ
た上で、その上澄み液を消毒処理して排水すると共に、
沈澱物を汚泥濃縮貯留槽へ送り出し、その脱離液を前工
程へ返送し、濃縮汚泥をバキューム車で回収して後処理
することを不可欠としたり、或いは、沈澱槽の沈澱物を
汚泥濃縮槽へ送り出した上で、比較的時間をかけて汚泥
濃縮し、その脱離液を前工程へ返送し、また、その濃縮
汚泥を汚泥貯留槽へ送り出し、それをバキューム車で回
収して後処理することにならざるを得ない。ところが、
前記の濃縮汚泥には、依然として担体が混在したままで
あり、そのため、搬出汚泥量の増加を招来することにな
る上に、反応槽からの消失担体の相当量に見合うだけの
新たな流動床担体の補充を不可欠とする。また、前記の
沈澱槽や汚泥濃縮槽では、自然沈降や重力沈降による沈
澱分離する処理構造であるため、それが静置状態で沈澱
分離するに（凝集剤を使用しない場合）、かなりの処理
時間を必要とする。また、流動床担体それ自体も処理水
との比重差が小さく、槽内を浮遊する傾向にあることか
ら、その重力沈澱に多くの時間を要し、結果として、此
種の沈澱槽や汚泥濃縮槽等が小型コンパクト化できない
ことになり、それでは流動床生物膜処理の高速化という
長所を生かすことができない。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、前
記のような流動床方式の生物膜処理における課題を解決
するために、磁気反応性を帯有する流動床担体、即ち、
電磁石への励磁作用によって磁力吸引され、電磁石の消
磁作用によって磁力解放される磁気反応性の素材で構成
した流動床担体、より具体的には、ポリプロピレン、ポ
リエチレン、ポリ塩化ビニール等の合成樹脂性基材をベ
ースにし、それに鉄粉を混合して造粒化するか、ペレッ
ト化した担体を新たに開発し、これを使用した流動床生
物膜処理方法を提供することにより、流動床担体の系外
への流出防止と沈澱処理の促進に対処したり、或いは、
固液分離時における担体に対する沈澱処理の促進と担体
回収効率の向上等に対処したのである。

【０００５】

【作用】沈澱槽で流動床担体を沈澱処理したり、担体分
離槽で担体と汚泥分とを固液分離し、槽内を浮遊する担
体を沈澱処理したり、回収する場合に、これらの沈澱槽
や担体分離槽に設けた電磁石に通電し、当該電磁石を励
磁させることで、浮遊する担体が磁力吸引され、比較的
短時間で担体が磁力沈澱したり、或いは、槽内外に設け
た磁性ベルトに磁力吸着させることで担体回収される。

【０００６】

【実施例】先ず、本発明における担体素材としては、ポ
リプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニール等の合
成樹脂性基材と、磁気反応性を有する磁性体としての鉄
粉とからなる混合物であって、合成樹脂性基材が１００
ｇに対し、鉄粉を１５〜５０ｇの混合割合とし、この混
合物を溶融した上で引き出し成形機又は押し出し成形機
により線状又は棒状に成形した後、冷却槽を通した上で
細断することによりペレット状に成形加工することで、
その長さが３〜６ｍｍ程度で、幅が３ｍｍ程度で、厚み
が２ｍｍ程度の扁平サイズのペレット状の担体Ｘが得ら
れる。勿論、これに代えて担体Ｘを造粒化し、その直径
が２〜５ｍｍ程度の粒状物とすることもできる。尚、合
成樹脂性基材の１００ｇに対し、鉄粉を１５〜５０ｇ程
度の混合割合とした場合には、担体の比重を１．０３〜
１．５０程度とすることができ、流動床生物膜処理に使
用する担体Ｘとして、適度な流動性と沈降性を兼ね備え
ている。以下、本発明に係る磁気反応性を帯有する担体
Ｘを使用すると好適な、流動床生物膜処理装置における
第１応用例として、図１や図３に示す嫌気処理と好気処
理を組み合わせた嫌気好気流動床タイプの場合を、同じ
く第２応用例として、図４に示す好気流動床タイプの場
合を、同じく第３応用例として、図５に示す回分式流動
床タイプの場合について説明する。

【０００７】

【第１応用例】先ず、流動床生物膜処理装置の装置全体
の概要を示す図１において、Ｒは中間隔壁１で間仕切り
形成した反応槽であって、その前部流入側を嫌気性微生
物による反応槽２（以下、嫌気反応槽という）に区画
し、後部流出側を好気性微生物による反応槽３（以下、
好気反応槽という）に区画し、これらの嫌気反応槽２と
好気反応槽３には、本発明に係る磁気反応性を帯有する
担体Ｘの適量が投入される。４は嫌気反応槽２への汚水
流入管、５は流入水を降流案内する流入通路、６は嫌気
反応槽２の槽内に設けた攪拌装置であって、槽内汚水と
担体Ｘを攪拌混合することで担体Ｘを流動化し、流動化
した担体Ｘに付着して成長する嫌気性微生物による槽内
汚水の嫌気処理が繰り返される。７は嫌気処理水の移流
通路、８は中間隔壁１の上方部に設けた嫌気処理水の移
流口であって、汚水流入官４からの新たな汚水の流入を
受けて、移流通路７の嫌気処理水を移流口８を越流させ
て次の好気反応槽３へ送り込む。９は好気反応槽３の槽
底部に配管した散気装置であって、槽外に設けたブロア
Ｂから送り込まれる空気により、槽内汚水と担体Ｘを曝
気状態で攪拌混合することで担体Ｘを流動化し、流動化
した担体Ｘに付着して成長する好気性微生物による槽内
汚水の好気処理が繰り返される。１０は好気反応槽３に
設けた汲み上げポンプであって、好気反応槽３で曝気処
理された好気処理水、即ち、硝化液の適量を汲み上げ、
それを循環返送管１１により嫌気反応槽２の流入側へ返
送し、これが嫌気反応槽２の槽内汚水と攪拌混合される
ことで、槽内汚水に対する脱窒処理がなされる。尚、前
記の汲み上げポンプ１０に代えて、図３に示すエアリフ
ト管と空気管（図示せず）とからなるエアリフトポンプ
装置により硝化液を汲み上げて循環返送することもでき
る。１２は好気反応槽３で処理された好気処理水の流出
管であって、移流口８からの嫌気処理水の流入を受け
て、次の沈澱槽１３へ好気処理水を送り出す。この段階
の処理水には、好気反応槽３での曝気処理によって浮遊
するＳＳや、好気性微生物が付着して浮遊する担体Ｘが
混入した状態で送り出される。１４は沈澱槽１３の中心
位置に設けたセンターウエルであって、流入した好気処
理水を下方へ沈降案内する。１５は沈澱槽１３の底部
（底部を含む下部外周部分でも可）に設けた電磁石であ
って、通電することにより励磁され、センターウエル１
４を降流する好気性微生物を付着した状態の担体Ｘや、
センターウエル１４の下端開口部を回曲して、再び、上
方へ緩やかに浮上しようとする担体Ｘや、槽内を浮遊す
る担体Ｘを磁力吸引することで、沈澱槽１３の槽底部に
微生物の付着した担体Ｘを比較的短時間で磁力沈澱せし
める。１６は沈澱槽１３に設けたエアリフト管であっ
て、その下端部を沈澱槽１３の槽底部に開口形成され、
槽底部の沈澱物を空気管（図示せず）から送り込まれる
空気で汲み上げるようにしている。このエアリフト管１
６と空気管とでエアリフトポンプ装置が構成される。そ
こで、電磁石１５への通電を遮断することで、電磁石１
５を消磁し、沈澱した担体Ｘに対する磁力を解放した
後、エアリフト管１６へ空気が供給されると、槽底部に
沈澱した担体Ｘを含む沈澱物が、そのエアリフト作用で
汲み上げられ、移流管１７により次の担体分離槽１８へ
送り込まれる。１９は沈澱槽１３の上端部に設けた越流
堰であって、浮上するスカムの流出を防止しつつ、沈澱
槽１３の上澄み液を移流管２０で次の消毒槽２１へ流出
させた上で、放流管２２から外部放流される。２３は担
体分離槽１８に設けた散気装置であって、ブロアＢから
の空気の供給を受けて担体Ｘを含む槽内汚水に対する曝
気処理が繰り返され、これにて担体Ｘから付着物を剥離
して固液分離する。２４は担体分離槽１８の底部に設け
た電磁石であって、励磁することにより曝気処理中の担
体Ｘを磁力吸引して比較的短時間で磁力沈澱させる。２
５は担体分離槽１８に設けたエアリフト管であって、そ
の下端部を担体分離槽１８の槽底部に開口形成され、沈
澱した担体Ｘを含む沈澱物を空気管（図示せず）から送
り込まれる空気のエアリフト作用で汲み上げるようにし
ている。そこで、電磁石２４への通電を遮断すること
で、沈澱した担体Ｘに対する磁力を解放した後、エアリ
フト管２５へ空気が供給されると、槽底部に沈澱した担
体Ｘがそのエアリフト作用で汲み上げられ、それを担体
返送管２６により嫌気反応槽２の流入側へ返送すること
により、再び、嫌気性生物処理における流動床担体Ｘと
して再利用に供される。また、担体分離槽１８で固液分
離された剥離汚泥を含む懸濁液は、移流管２７から次の
汚泥貯留槽２８へ排出された後、バキューム車に汲み上
げられて搬出される。従って、流動床生物膜処理におけ
る担体Ｘとして、磁気反応性を具有する素材を使用すれ
ば、その沈澱処理を比較的短時間で行なうことができる
上に、その担体Ｘの系外への流出も防止でき、その回収
や再利用にも優れることになる。

【０００８】

【変形例１】前記の第１応用例における担体分離槽１８
の場合には、散気装置２３で固液分離した担体Ｘを磁力
沈澱させ、それをエアリフト管２５と空気管とからなる
エアリフトポンプ装置で汲み上げて回収するようにした
場合について説明したが、それに代えて図２に示すよう
に、担体分離槽１８の槽内外にかけて磁性ベルト２９を
回転可能に掛架支持した構成とすることもできる。この
場合には、磁性ベルト２９を励磁して回転すれば、槽内
で固液分離した担体Ｘが磁性ベルト２９に磁力吸着さ
れ、これが槽外へ搬出される。それをスクレイパー３０
で掻き落すことで担体Ｘが回収される。

【０００９】

【変形例２】第１応用例では、反応槽Ｒを中間隔壁１で
間仕切り形成することで、嫌気反応槽２と好気反応槽３
に区画形成したが、図３に示すように、汚水流入側に嫌
気反応槽２の単体を、処理水の排水側に好気反応槽３の
単体を設け、両槽を移流管３１で接続した上で、両槽に
本発明の担体Ｘを適量投入した上で、流動床生物膜処理
に供することもできる。図３において、３２は好気反応
槽３の処理水である硝化液を汲み上げるエアリフト管で
あって、これと空気管（図示せず）とでエアリフトポン
プ装置が構成され、好気反応槽３の槽内汚水を好気性微
生物の付着した担体Ｘの流動化と、曝気処理によって浄
化した硝化液の適量を嫌気反応槽２の流入側へ循環返送
し、当該嫌気反応槽２における嫌気性の槽内汚水と混合
させることで脱窒処理に供される。それ以外の諸構成と
処理方法は、第１応用例の場合と同様であるので、同一
の符号を付して、その説明を省略する。

【００１０】

【第２応用例】図４に示す好気流動床タイプの生物膜処
理装置の場合には、図１や図３の嫌気好気流動床タイプ
の生物膜処理装置における嫌気反応槽２がない場合であ
って、流入管４から好気反応槽３へ流入した汚水を散気
装置９で曝気処理することで、槽内に投入した本発明の
担体Ｘを流動化しながら、当該担体Ｘに付着した好気性
微生物による生物膜を成長させ、槽内汚水に対する好気
処理が行なわれる。新たな汚水が流入すると、好気反応
槽３の上層部の処理水は流出管１２から送り出され、次
の沈澱槽１３のセンターウエル１４へ送り込まれる。セ
ンターウエル１４を降流する微生物の付着した担体Ｘ
は、沈澱槽１３の底部に設けた電磁石１５の励磁により
磁力吸引されて沈降が促進され、これにて比較的短時間
で担体Ｘ又は微生物が付着した担体Ｘを磁力沈澱せしめ
る。また、上澄み液は沈澱槽１３の上方部の越流堰１９
を溢流し、消毒処理して外部放流される。そして、沈澱
槽４の槽底部に沈澱した担体Ｘは、電磁石１５を消磁し
て磁力解放した段階で、エアリフト管１６と空気管（図
示せず）とからなるエアリフトポンプ装置により汲み上
げられ、別途、沈澱汚泥に対する固液分離施設へ搬出さ
れて処理を委ねる（処理容量が比較的少ない小規模槽の
場合）。或いは、前記した第１応用例とその変形例１に
示すように、担体Ｘを含む沈澱汚泥を汲み上げて次の担
体分離槽１８へ送り出し、担体分離した上で好気反応槽
３の流入側へ担体返送するか、図２のような磁性ベルト
２９により担体Ｘの回収がなされる。

【００１１】

【第３応用例】次に、第３応用例として、図５に示す回
分式流動床タイプの生物膜処理装置の場合について説明
する。３３は回分反応槽であって、槽内汚水を嫌気攪
拌、好気攪拌した上で沈澱処理し、その上澄み液を排出
し、余剰汚泥を排出する、との一連の回分処理がなされ
る。３４は前工程の流量調整槽（図示せず）に設けた汲
み上げポンプであって、回分式反応槽３３での一連の回
分処理終了を受けて作動開始し、図６（ａ）に示すよう
に、流入管４から新たな汚水を回分反応槽３３へ流入
し、図６（ａ）（ｂ）に示すように、攪拌装置６の作動
により槽内汚水を嫌気攪拌すると共に、槽内水位が所定
のハイレベルＨとなった段階で、汲み上げポンプ３３の
作動を停止する。これにて磁気反応性を具有する担体Ｘ
を槽内で流動化させ、それに付着した嫌気性微生物によ
る嫌気処理がなされる。次いで、図６（ｃ）に示すよう
に散気装置９を作動させることで、槽内汚水を曝気しな
がら攪拌すると、担体Ｘに付着した好気性微生物による
槽内汚水の好気処理がなされる。３５は回分反応槽３３
の底部に設けた電磁石であって、通電することにより励
磁され、槽内を浮遊する流動床担体Ｘを磁力吸引するこ
とで、図７（ｄ）に示すように、回分反応槽３３の槽底
部に微生物が付着した担体Ｘやそれが剥離された担体Ｘ
を比較的短時間で磁力沈澱せしめる。３６は処理水流出
側の上方部に張出したスカム流出防止コーンであって、
その下部位置に流出管１２を配管している。３７は流出
管１２に設けた排水ポンプであって、図７（ｅ）に示す
ように、スカム流出防止コーン３６の下方部から上槽部
の上澄み液を排出作動することで、表層部に浮遊するス
カムの流出を防止しつつ、槽内水位がローレベルＬまで
の範囲にある処理水を速やかに引き抜き、次の消毒槽２
１へ送り出された上で放流される。この上澄み液の排出
時にも、電磁石３５への励磁状態が保持されることで、
磁力沈澱物が巻き上げられて排出されないようにしてい
る。３８は担体Ｘを含む余剰汚泥の汲み上げポンプであ
って、電磁石３５を消磁して沈澱物に対する磁力解放し
た後、槽底部の余剰汚泥を汲み上げ作動し、移流管１７
から次の担体分離槽１８へ送り出す。担体分離槽１８で
は、前記した第１応用例の場合に示すように、槽内が散
気装置２３で曝気され、電磁石２４が励磁作動してい
る。これにて担体Ｘと微生物を含む汚泥分を剥離処理
し、その剥離汚泥分を次の汚泥貯留槽２８へ排出した上
で、電磁石２４を消磁して担体Ｘに対する磁力解放後、
エアリフト管２５と空気管（図示せず）とからなるエア
リフトポンプ装置を作動させることで、回分反応槽３３
の流入側へ担体返送するか、図２の変形例に示すよう
に、磁性ベルト２９に担体Ｘを磁力吸着させて回収する
ようにしている。尚、図６、図７において、３９は流入
汚水のスクリーンであって、流量調整槽（図示せず）か
ら汲み上げた汚水に混入する異物を除去する。

【００１２】

【発明の効果】本発明は、前記のように流動床生物膜処
理用の担体として、磁気反応性を帯有する流動床担体、
即ち、電磁石への励磁作用によって磁力吸引され、電磁
石の消磁作用によって磁力解放される磁気反応性の素材
で構成した流動床担体、より具体的には、ポリプロピレ
ン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニール等の合成樹脂性基
材をベースにし、それに鉄粉を混合して造粒化するか、
ペレット化した流動床担体を新たに開発し、これを使用
した流動床生物膜処理方法を提供することにより、流動
床担体の沈澱処理を著しく促進することができる上に、
系外への担体の流出防止と担体回収効率の向上にも優れ
る。その為、流動床生物膜処理の高速化という長所を生
かすべく、例えば、反応槽の小型コンパクト化に応じて
沈澱槽、担体分離槽等も小型コンパクトな容量のもので
対処できることになり、流動床生物膜処理装置の実用化
に大いに貢献することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】嫌気好気流動床生物膜処理装置の全体概要図で
ある。

【図２】担体分離槽の変形例を示す図である。

【図３】嫌気反応槽と好気反応槽を独立させた変形例を
示す図である。

【図４】好気流動床生物膜処理装置の概要図である。

【図５】回分式流動床生物膜処理装置の全体概要図であ
る。

【図６】回分処理工程の前半を示す図であって、図
（ａ）は汚水流入工程、図（ｂ）は嫌気攪拌工程、図
（ｃ）は好気攪拌工程を示している。

【図７】回分処理工程の後半を示す図であって、図
（ｄ）は磁力沈澱工程、図（ｅ）は上澄み液の排出工
程、図（ｆ）は汚泥移送工程を示している。

【符号の説明】

Ｘ担体Ｒ反応槽２嫌気反応槽３好気反応槽６攪拌装置９、２３散気装置１０、３４、３８汲み上げポンプ１３沈澱槽１４センターウエル１５、２４、３５電磁石１６、２５、３２エアリフト管１８担体分離槽１９越流堰２１消毒槽２６担体返送管２８汚泥貯留槽２９磁性ベルト３０スクレバー３３回分反応槽３６スカム流出防止コーン３７排水ポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭57−147492（ＪＰ，Ａ) 特開平２−211292（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−26589（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C02F 3/10 C02F 3/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】反応槽に投入した担体を流動化させ、担
体に付着した微生物により槽内汚水を生物膜処理する流
動床生物膜処理方法において、前記流動床担体に磁気反応性を帯有させ、沈澱槽や担体
分離槽や反応槽等に設けた電磁石を励磁することによ
り、槽内を流動したり、浮遊する流動床担体を磁力吸引
して沈澱処理し、磁力沈澱した流動床担体又は流動床担体を含む沈澱物
を、電磁石を消磁して磁力解放した後に、ポンプ装置で汲み上げるように構成したことを特徴とす
る流動床担体回収方法。
【請求項２】担体分離槽に磁力沈澱した流動床担体
を、エアリフトポンプ装置で汲み上げて反応槽へ返送し
てなる請求項１に記載の流動床担体回収方法。
【請求項３】反応槽に投入した担体を流動化させ、担
体に付着した微生物により槽内汚水を生物膜処理する流
動床生物膜処理方法において、前記流動床担体に磁気反応性を帯有させ、担体分離槽や
反応槽等に設けた電磁石を励磁することにより、槽内を
流動したり、浮遊する流動床担体を磁力吸引して沈澱処
理し、磁力沈澱した流動床担体又は流動床担体を含む沈澱物
を、電磁石を消磁して磁力解放した後に、ポンプ装置で汲み上げ反応槽へ担体返送するように構成
したことを特徴とする流動床担体回収方法。
【請求項４】流動床担体が、ポリプロピレン、ポリエ
チレン、ポリ塩化ビニール等の合成樹脂性基材の１００
ｇに、鉄粉を１５〜５０ｇの割合で混合して造粒化する
か、ペレット化し、その比重を１．０３〜１．５０としてなる請求項１、請
求項２又は請求項３に記載の流動床担体回収方法。