JP3368150B2 - 流動床式生物処理装置及び方法 - Google Patents

流動床式生物処理装置及び方法

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  • Biological Treatment Of Waste Water (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、流動床式生物処理
に係り、特に、有機性排水の嫌気処理、あるいは硝酸性
窒素の脱窒素処理などに適用可能な上向流式流動床生物
処理装置及び方法に関する。
【0002】
【従来の技術】微生物を固定化した固体粒子を流動床と
して使用する上向流流動床式生物処理装置は、付着微生
物量が多く、固体粒子と被処理水の接触効率が高いこと
から、高負荷生物処理装置として採用されている。しか
し、運転の経過に従って固体粒子表面に微生物が付着、
増殖するために、付着量を制御しない運転を長期間行っ
た時には、過剰量の微生物が付着して粒子の見かけ比重
が軽くなる。その結果、軽くなった粒子が槽外へ流出す
るというトラブルが発生することがあった。その対策と
して、過剰に生物が付着した固体粒子をポンプ等の手段
により槽外に取り出し、強制攪拌や薬品処理等によって
付着微生物を剥離し、微生物が剥離した粒子を返送する
ことが行われてきたが、十分な剥離効果を得ることはで
きなかった。また、剥離のみの目的で新たにポンプや攪
拌機類を配備する必要があること、高負荷、省スペース
が特長である流動床装置において、新たに機器の設置ス
ペースが必要となることなどから、その改善が望まれて
いた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術に鑑み、新たにポンプや攪拌機類を配備することな
く、簡単な方法、設備により、過剰に付着した固体粒子
表面の微生物を剥離することができる上向流流動床式生
物処理装置及び方法を提供することを課題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、処理槽の下部に水流入部及び空気流入
部、上部に水流出部を配備し、槽内に微生物を固定化し
た粒子を流動状態で保持する上向流流動床式処理装置に
おいて、前記槽内の粒子静止界面よりも上位置に、空気
洗浄及び/又は空気・水洗浄を行う際に水抜きを行うた
めの中間排水口を設けてなることとしたものである。ま
た、本発明では、処理槽の下部から原水を流入し、上部
から処理水を流出し、槽内に微生物を固定化した粒子を
充填して、該粒子を固液二相流動させて処理を行う上向
流流動床式生物処理方法において、間欠的に通水を停止
して粒子を沈降させ、粒子静止層高より上まで水抜きを
行った後に、処理槽の下部からの空気洗浄及び/又は空
気・水洗浄を行うことにより、粒子表面の付着微生物を
剥離することで粒子の固定生物量を制御しながら処理す
ることとしたものである。
【0005】
【発明の実施の形態】次に、本発明を詳細に説明する。
本発明で使用する微生物を固定化するための固体粒子と
しては、砂、アンスラサイト、ゼオライト、活性炭、比
重調整したポリプロピレンやポリエチレン、ポリスチレ
ン、塩化ビニルなどのプラスチック、セラミック、スポ
ンジ、親水性ゲルなどが使用可能であり、微生物の固定
化に有効な粒子はいずれも利用可能である。また、処理
槽内の中間排水口の設置位置は、通水停止後の粒子静止
界面よりも100〜500mm上が適当であるが、固体
粒子自身が微生物の付着によって当初よりも肥大してい
ることから、運転開始当初の粒子界面よりも500〜1
500mm上に設置するのが適切である。また中間排水
口からの固体粒子の流出を防止するために、流出口に金
網を設置したり、排水速度をバルブでコントロールする
等の措置を講じる場合もある。
【0006】本発明の処理方法においては、微生物が過
剰に付着した時には通水を停止し、粒子が沈降した後
に、中間排水口から槽内水を粒子静止界面より上まで抜
き、その後に空気洗浄及び/又は空気・水同時洗浄を行
って、粒子相互のもみ洗い効果を利用しながら過剰な微
生物を剥離する。洗浄周期は負荷条件や原水組成などに
よって様々であるが、通常は1日0.5〜2回である。
洗浄周期はタイマーにより一定周期で行うのが実用的で
あるが、流動床界面位置を超音波センサー等で検知し、
粒子界面の上昇時に洗浄をおこなうようにしてもよい。
空気洗浄は、通常は通気速度0.1〜5m/分で2〜1
0分間行い、洗浄効果が不十分な時には、水・空気同時
洗浄を通水速度0.05〜5m/分、通気速度0.1〜
5m/分で2〜10分間行う。通気速度、通水速度及び
洗浄時間は、必ずしもこれらに限定されるものではな
く、十分な剥離が行える条件を適宜選定すればよい。
【0007】空気洗浄後の槽内水には、剥離微生物が多
量に含まれていることから、これらを処理水として流出
させることは好ましくない。剥離操作後には、槽内を所
定量の洗浄水で水洗浄し、洗浄排水は別途に処分を行う
のが適切である。さらに、本発明は、主に嫌気性処理に
適用されるものであるが、(前曝気で流動床)システム
のような好気性処理にも適用が可能である。このように
洗浄処理することにより、固体粒子相互の強力なもみ洗
い効果を、流動床という大きな器を使って有効に活用で
きるために、付着微生物の剥離を十分に行わせることが
可能である。また、通気速度、通水速度、洗浄時間及び
洗浄周期の4つの因子を調節できることから、幅広い範
囲の剥離効果を与えることが可能である。
【0008】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。 実施例1 図1に本発明による上向流流動床式処理装置の概略構成
図を示す。図1において、処理槽1は、下部に原水7の
流入部2と空気8の流入部3を有し、上部に処理水9の
流出部4を有し、また、粒子静止界面6の上の位置に中
間排水口5を有しており、槽内には微生物を固定化した
粒子10が充填されている。そして、原水の処理中は、
原水7が処理槽1内に流入部2から導入され、固体粒子
10と接触して処理され、処理水9が流出部4から排出
され、排出される処理水の一部は循環ポンプ12により
原水と共に槽1内に戻される。このような処理におい
て、固体粒子10に微生物が過剰に付着した時には通水
を停止し、粒子10が沈降した後に、中間排水口5のバ
ルブ11を開として処理水を抜き出し、その後に空洗ブ
ロアーの可動により空気8を空気流入部から導入して空
気洗浄を行う。空気洗浄だけでは洗浄効果が不十分な場
合には水と空気の同時洗浄を行う。 洗浄処理後は槽内
を水洗浄し、洗浄排水は別に処理する。
【0009】図2に、従来法の上向流流動床式生物処理
装置の概略構成図を示す。従来法では別に粒子剥離槽1
3を設け、洗浄時には、固体粒子10を粒子抜出ポンプ
15の可動により粒子剥離槽13に抜き出した後、攪拌
機14で攪拌して微粒子の剥離処理をしている。次に、
本発明の効果を確認するために、本発明の図1と従来法
の図2を用いて運転を行った。本発明では空気・水同時
洗浄によって過剰な微生物を剥離するのに対して、従来
法では一旦粒子を系外に抜き出して、高速攪拌機により
剥離操作を行った。処理は地下水中に含まれる10〜2
0mg/リットルの硝酸性窒素を逆浸透膜で500mg
/リットルまで濃縮し、その濃縮液をエタノールを水素
供与体として生物学的に脱窒素するものである。固体粒
子は粒状活性炭とし、その表面に適量の脱窒菌を付着固
定させた。
【0010】以下に処理条件を示す。 (a)原水 原水量=100m3 /d(69リットル/分)、NO3
−N=500mg/リットル、水温=14℃ (b)流動床の要項 表1に示す。
【表1】
【0011】(c)運転条件 表2に示す。
【表2】
【0012】(d)運転結果 本発明に従って運転を行った結果、半年後にはMLSS
として15000mg/リットルの脱窒菌が定常的に付
着し、粒状活性炭の粒径は生物膜の形成によって0.7
〜0.8mmに増加した。流動床の状態は、当初は通水
速度170m/dにおける膨張率は1.2倍程度であっ
たが、微生物が十分に付着した後の膨張率は1.5に増
加し、安定であった。処理水のNO3 −Nは運転開始後
2週間は悪かったが、それ以降は20mg/リットル以
下で安定であった。一方、従来法の場合は、微生物の剥
離効果が不十分であり、粒状活性炭の粒径は生物膜の過
剰な形成によって1mm以上になるものが認められた。
この結果、半年の運転で活性炭の約40%が流出した。
活性炭量が減少したために、個々の活性炭粒子に対する
NO3 −N負荷は増加し、これが微生物の過剰付着をさ
らに促進する結果に陥った。水質は不安定であり、処理
水NO3 −Nは50〜100mg/リットルであった。
【0013】
【発明の効果】本発明により、固体粒子の付着生物量を
安定に保つことができるので、流動床式生物処理装置の
運転を安定に行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の上向流流動床式生物処理装置の一例を
示す概略構成図。
【図2】従来法の上向流流動床式生物処理装置を示す概
略構成図。
【符号の説明】
1:処理槽、2:原水流入部、3:空気流入部、4:処
理水流出部、5:中間排水口、6:粒子静止界面、7:
原水、8:空気、9:処理水、10:固体粒子、11:
バルブ、12:循環ポンプ、13:粒子剥離槽、14:
攪拌機、15:粒子抜出ポンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 3/28 C02F 3/08

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 処理槽の下部に水流入部及び空気流入
    部、上部に水流出部を配備し、槽内に微生物を固定化し
    た粒子を流動状態で保持する上向流流動床式処理装置に
    おいて、前記槽内の粒子静止界面よりも上位置に、空気
    洗浄及び/又は空気・水洗浄を行う際に水抜きを行うた
    めの中間排水口を設けてなることを特徴とする流動床式
    生物処理装置。
  2. 【請求項2】 処理槽の下部から原水を流入し、上部か
    ら処理水を流出し、槽内に微生物を固定化した粒子を充
    填して、該粒子を固液二相流動させて処理を行う上向流
    流動床式生物処理方法において、間欠的に通水を停止し
    て粒子を沈降させ、粒子静止層高より上まで水抜きを行
    った後に、処理槽の下部からの空気洗浄及び/又は空気
    ・水洗浄を行うことにより、粒子表面の付着微生物を剥
    離することで粒子の固定生物量を制御しながら処理する
    ことを特徴とする流動床式生物処理方法。
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