JP3453101B2 - 生物濾過装置 - 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、生物濾過装置に関
し、特に生物濾過装置に用いられる集水ノズルに関す
る。 【０００２】 【従来の技術】生物濾過装置は、基本的には、濾材によ
る物理的濾過と、濾材に付着繁殖させた微生物による有
機物除去の２つの機能を備えた濾過装置をいう。生物濾
過装置としては、例えば特開平２−１８４３９７号公報
に開示されたものがある。この公報記載の生物濾過装置
は、図２に示すように、濾過槽１内にアンスラサイトや
シャモット等の濾材からなる濾床２が設けられている。
濾床２は、濾過槽１の下部に水平に設置された床板３上
に濾材を敷き詰めることで形成される。床板３には複数
本の集水ノズル４が適当なパターンで、例えば１ｍ²当
たり２５本、正方パターンで配置されており、この集水
ノズル４により床板３の上側と下側とが連通されてい
る。 【０００３】このような生物濾過装置においては、被処
理水が濾過槽１の上部から供給され、濾床２を通過する
過程で、濾床２に付着生育している微生物による生物濾
過（有機物分解）機能により被処理水中のＢＯＤ、ＣＯ
Ｄ、ＮＨ₄−Ｎ等が低減されると共に、濾床２の持つ物
理的濾過機能により被処理水中の懸濁物質等が除去され
る。その後、この被処理水は集水ノズル４を通して床板
３の下側の空間（以下「集水室」という）５に至り、清
浄な濾過水として外部の濾過水槽等に回収される。 【０００４】また、微生物による生物濾過機能を発揮さ
せるためには被処理水中に十分な酸素が必要であること
から、濾過時には集水室５に空気を送り込み、その空気
が集水ノズル４を通して濾床２側に供給され被処理水中
に十分な酸素を溶存させるようになっている。 【０００５】このように集水ノズル４は、上方から下方
への被処理水の流通機能と、下方から上方への空気の流
通機能との２機能を有する必要があるため、従来一般の
集水ノズル４は、図３に示すように、床板３から集水室
５内に延びるノズルステム６に、空気取入れ口としての
小孔７が形成されている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来構成においては、生物濾過装置に設置され
る集水ノズル４は全て同型のものであり、従って集水ノ
ズル４の製造誤差や取付誤差等により、ノズルステム６
の小孔７の高さにばらつきが生ずることがある。小孔７
の高さにばらつきがある場合には、集水室５内の濾過水
の水面下に小孔７が位置する可能性がある。かかる場
合、その小孔７を有する集水ノズル４からは濾床２に空
気は供給されないことになり、その数が多くなると、微
生物による有機物の分解能力が低下するおそれがある。 【０００７】また、通常の運転時（濾過時）において
は、例えば１ｍ²当たりの集水ノズル４の本数が２５本
である場合、必要空気量は処理水量１ｍ³当たり０．３
ｍ³／分程度となる。この空気量を全ての集水ノズル４
から得ようとすると小孔７の径は１〜２ｍｍ程度とな
る。この孔径は小さいため、スライムの付着等により小
孔７が目詰まりを起こしてしまう可能性がある。その一
方で、孔径を大きくした場合には、必要以上の空気が濾
床２に供給されるのみならず、通水抵抗が大きくなり、
物理的濾過の妨げとなってしまう。 【０００８】そこで、本発明の目的は、上述した従来に
おける技術的課題を解決することができ、被処理水の濾
過を安定に且つ確実に行うことができる生物濾過装置を
提供することにある。 【０００９】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者は種々検討した結果、濾床内の微生物によ
る生物濾過に関しては、全ての集水ノズルからの曝気は
必要ないことを見出した。一方、生物濾過装置では、定
期的に集水ノズルから空気及び洗浄水、又は空気のみを
濾床に供給して洗浄を行うのが一般的であるが、この時
の空気は濾床に可能な限り均等に供給することが、洗浄
効果を高めることも見出した。 【００１０】本発明は、かかる知見に基づいてなされた
ものであり、濾過槽と、この濾過槽内に水平に設けられ
た床板と、床板上に配置され微生物が付着繁殖される濾
床と、床板に取り付けられ床板の上下間を連通する複数
本の第１の集水ノズルと、床板に取り付けられ床板の上
下間を連通する複数本の第２の集水ノズルとを備える生
物濾過装置であって、第１の集水ノズル及び第２の集水
ノズルが、床板からこの床板の下側の集水室内に延び且
つ空気を取り入れる小孔が形成されたノズルステムを有
し、第１の集水ノズルにおける小孔が、濾過時における
集水室内の第１の液面位置よりも上方に位置されてお
り、第２の集水ノズルにおける小孔が、第１の液面位置
よりも下方であって、洗浄時における前記集水室内の第
２の液面位置よりも上方に位置されていることを特徴と
している。 【００１１】このような構成においては、通常の濾過時
には、第１の集水ノズルのみが通気用として機能し、第
２の集水ノズルからは空気は床板の上方の濾床には供給
されない。これにより、第２の集水ノズルの通水抵抗は
少なく、集水効率を高めることができる。また、第１の
集水ノズル１本当たりの通気量を増やすことになるの
で、小孔の径を大きくすることができ、これにより小孔
の目詰まりを防止できる。 【００１２】洗浄時には第１及び第２の集水ノズルが通
気用として機能するため、多量の空気を濾床に送り込
み、十分な洗浄を行うことができる。 【００１３】また、前記小孔が目詰まりを生じた場合を
考慮し、第１の集水ノズル及び第２の集水ノズルにおけ
るノズルステムに、第２の液面位置よりも下方に予備孔
を形成しておくことが有効である。 【００１４】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書
において「上」及び「下」の語は使用状態若しくは取付
状態での「上」、「下」をいい、便宜的な語である。 【００１５】図１は、本発明による生物濾過装置の一部
を拡大して示したものである。生物濾過装置の全体構成
は、集水ノズル１０（１０Ａ，１０Ｂ）に関するもの以
外は、先に示した図２のものと実質的に同一である。そ
こで、まず本実施形態の生物濾過装置を図２に沿って簡
単に説明する。この生物濾過装置は、濾過槽１と、この
濾過槽１の下部に水平に配置された床板３とを備えてい
る。床板３はコンクリート等により形成されたものであ
り、濾過槽１内を上部空間と下部空間（集水室）５に仕
切っている。床板３の上部にはアンスラサイトやシャモ
ット等の濾材が敷き詰められ、濾床２が形成されてい
る。また、床板３には複数本の集水ノズル１０が適当な
パターンで貫通配置されている。 【００１６】また、濾過槽１の集水室５には配管１１を
介して、槽外部に配置された濾過水槽１２が接続されて
おり、集水室５に集められた処理済み水、すなわち濾過
水を一時的に貯めるようにしている。配管１１には、洗
浄水槽１３からポンプ１４を介して延びる配管１５が接
続されている。各配管１１，１５には弁１６，１７が設
けられている。なお、図示実施形態では、濾過水を洗浄
水として使用することとしているので、濾過水槽１２と
洗浄水槽１３とは連通されている。 【００１７】更に、濾過槽１の集水室５には、生物濾過
に必要な空気を供給する通気ブロワ１８と、濾床２を空
気洗浄する際に空気を供給する洗浄ブロア１９とがそれ
ぞれ配管２０，２１を介して接続されている。濾過時と
洗浄時の空気流量が異なっているので、これらのブロワ
１８，１９は吐出量が異なっているが、吐出量可変型の
ポンプを使用するならば、ブロワは１台だけとすること
もできる。ブロワ１８，１９からの配管２０，２１にも
弁２２，２３が取り付けられている。 【００１８】洗浄水を集水室５に導入し、集水ノズル１
０から床板３の上方に供給した場合、洗浄水は濾過槽１
の上部に取付けられた排水トラフ２４から配管２５を通
して槽外部の排水槽２６に排出されるようになってい
る。この排水槽２６内の排水は適当な水処理設備により
処理された後、廃棄される。 【００１９】ここで、集水ノズル１０について更に詳細
に説明する。本実施形態では、床板２に取り付けられる
集水ノズル１０は２種類となっている。図１にはその２
種類の集水ノズル１０が示されており、その一方の集水
ノズル（第１の集水ノズル）には添字Ａを付し、他方の
集水ノズル（第２の集水ノズル）には添字Ｂを付してい
る。両集水ノズル１０Ａ，１０Ｂは外形に関しては実質
的に同一である。すなわち、両集水ノズル１０Ａ，１０
Ｂは、ポリプロピレン等の化学的、熱的に耐久性のある
適当な材料から作られており、基本的には、床板３に埋
設されるノズルブッシュ２７と、このノズルブッシュ２
７の上端部に取り付けられ濾床２内に配置されるノズル
ドーム２８と、ノズルブッシュ２８に取り付けられ集水
室５内に所定長さで下方に延びる管状のノズルステム２
９とから構成されている。ノズルドーム２８の内部はノ
ズルステム２９の内部と連通している。また、ノズルド
ーム２８には、複数のスリット３０が形成されており、
このスリット３０を通して空気や被処理水、洗浄水が集
水ノズル１０Ａ，１０Ｂの内外間を流通できるようにな
っている。 【００２０】第１の集水ノズル１０Ａと第２の集水ノズ
ル１０Ｂ間の相違点は、ノズルステム２９の側面に形成
される小孔３１Ａ，３１Ｂの位置にある。すなわち、第
１の集水ノズル１０Ａでは、ノズルステム２９の小孔３
１Ａはノズルブッシュ２７に近い位置に形成されて、第
２の集水ノズル１０Ｂの小孔３１Ｂはノズルブッシュ２
７からやや離れた位置に形成されている。この小孔３１
Ａ，３１Ｂの位置は、集水室５に貯留される濾過水の液
面位置により定められる。 【００２１】集水室５内の液面は、濾過時においては、
床板３の下面に比較的近い第１の液面位置Ｌ１に概ね保
たれる。一方、洗浄時には集水室５内に濾過時以上に空
気が多量に導入されるため、集水室５内の液面は第１の
液面位置Ｌ１よりも下方の第２の液面位置Ｌ２となる。
そこで、本発明では、集水ノズル１０Ａ，１０Ｂが床板
３に取り付けられた状態において、濾過時には、第１の
集水ノズル１０Ａの小孔３１Ａは第１の液面位置Ｌ１よ
りも高い位置に配置され、第２の集水ノズル１０Ｂの小
孔３１Ｂは第１の液面位置Ｌ１よりも下方に配置される
ようにした。また、洗浄時には両集水ノズル１０Ａ，１
０Ｂの小孔３１Ａ，３１Ｂは第２の液面位置Ｌ２よりも
上方に配置されるよう、小孔３１Ａ，３１Ｂが位置決め
されている。これから理解される通り、第１の集水ノズ
ル１０Ａは濾過時と洗浄時に通気用として使用され、第
２の集水ノズル１０Ｂは洗浄時にのみ通気用として使用
される。また、第１及び第２の集水ノズル１０Ａ，１０
Ｂは共に濾過水の流通路として機能する。 【００２２】集水ノズル１０Ａ，１０Ｂの配置パターン
としては、正方形のパターン（碁盤の目状）が一般的で
あり、例えば１ｍ²当たり２５本設置することが好適で
ある。この場合、例えば２５本のうち２本を第１の集水
ノズル１０Ａとし、その他の２３本を第２の集水ノズル
１０Ｂとすることが好ましい。従来の技術の欄で説明し
た通り、従来では２５本全ての集水ノズルが濾過時にも
通気用として機能するため、必要空気量の関係で定めら
れた小孔の径は１〜２ｍｍと小さくせざるを得なかった
が、本実施形態では、第２の集水ノズル１０Ｂが濾過時
には通気用としては機能しないため、第１の集水ノズル
１０Ｂのそれぞれの小孔３１Ａの径を拡大し、濾過時に
導入される空気量を増加させることができる。これによ
り、小孔３１Ａの径は、スライム等による目詰まりの発
生を大幅に低減できる大きさ、例えば４〜６ｍｍ以上と
することができる。また、第２の集水ノズル１０Ｂの小
孔３１Ｂも第１の集水ノズル１０Ａの小孔３１Ａと同寸
法とすることが好ましい。これは、目詰まり防止のため
であり、空気洗浄時に同量の空気が第１及び第２の集水
ノズル１０Ａ，１０Ｂを通って濾床２に均等に供給され
るようにするためでもある。 【００２３】なお、小孔３１Ａ，３１Ｂの径が大きくと
も、長年の使用等により目詰まりを起こすことが考えら
れるので、第２の液面位置Ｌ２よりも下方となるノズル
ステム２９の適所に予備孔３４，３５を形成しておくこ
とが好ましい。個数については制限はないが、２ないし
３個程度が好適である。 【００２４】次に、上述した構成の生物濾過装置の作用
について図１及び図２を参照して説明する。 【００２５】被処理水の濾過を行う場合、まず、通気ブ
ロワ１８を駆動すると共に、配管２０の弁２２を開き、
集水室５内に空気を導入する。また、配管１１の弁１６
を開くと共に、配管３６の弁３７を開いて濾過槽１の上
部から被処理水を導入する。これにより、床板３上に形
成された濾床２により物理的濾過及び生物濾過がされた
被処理水が全ての集水ノズル１０Ａ，１０Ｂにおけるノ
ズルドーム２８のスリット３０からノズルステム２９の
内部を通って、床板３の下方の集水室５に流入し、この
集水室５内の濾過水は配管１１を通って濾過水槽１２に
排出される。空気導入量、被処理水の導入量、濾過水の
排出量はコントロールされているため、運転を続け安定
状態となると、集水室５内の濾過水の液面は第１の液面
位置Ｌ１にて概ね保たれる。この状態では、第１の集水
ノズル１０Ａの小孔３１Ａからのみ空気が導入され、濾
床２に供給される。この空気は、濾床２に付着した微生
物の繁殖、及び、微生物による有機物の分解に利用され
る。濾過時、第２の集水ノズル１０Ｂの小孔３１Ｂは濾
過水中に没し、そこからは通気されないので、第１の集
水ノズル１０Ａのみが通水抵抗を持つため、第２の集水
ノズル１０Ｂでの集水効果は高く維持され、全体として
通水抵抗による集水効果の低減を防止することができ
る。 【００２６】洗浄時には、通気ブロワ１８を停止し、弁
１６，２２を閉じる。そして、弁２３を開いて洗浄ポン
プ１９を駆動し、通気ブロワ１８よりも多量の洗浄用空
気を集水室５内に導入する。同時に、弁１７を開いて、
ポンプ１４を駆動し、集水室５内に洗浄水（濾過水）を
供給する。集水室５内に供給された洗浄水は、各集水ノ
ズル１０Ａ，１０Ｂのノズルステム２９の下端から上昇
し、濾床２内に送り込まれる。また、集水室５内に導入
された空気は、集水室５内の液面を第２の液面位置Ｌ２
に押し下げ、第２の集水ノズル１０Ｂの小孔３１Ｂも液
面上に現れる。これにより、全ての集水ノズル１０Ａ，
１０Ｂを通って空気が濾床２内に供給される。濾床２に
供給された洗浄水及び空気は協働し、濾床２に詰まった
付着物を洗い出し、濾床２の上方に浮き上がらせる。こ
の際、第１及び第２の集水ノズル１０Ａ，１０Ｂにおけ
るノズルステム２９の内径は同一であり、小孔３１Ａ，
３１Ｂの径も同一径であるので、単位面積当たりの洗浄
水と空気の供給量は均等となり、濾床２全体を均質に洗
浄することができる。洗浄水の液面は排水トラフ２４の
上縁まで上昇するため、洗浄水は排水トラフ２４により
回収され、配管２５を経て排水槽２６に排水される。 【００２７】なお、小孔３１Ａ又は３１Ｂが目詰まりを
起こした場合には、床板３の下側の空気ゾーンが広が
り、液面が下がってノズルステム２９の下端が露出し、
大量の空気が集水ノズル１０Ａ，１０Ｂに入り込むおそ
れがあるが、本実施形態では、予備孔３４，３５が形成
されているため、空気ゾーンが過度に広がることはな
い。 【００２８】以上、本発明の好適な実施形態について詳
細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない
ことは言うまでもない。 【００２９】例えば、集水室内に液面計を設置し、この
液面計からの出力信号に基づいてコンピュータにより各
弁１６，１７，２２，２３，３７，３８を制御する等
し、被処理水の導入量、濾過水の排出量、空気の導入量
を適宜制御することで、濾過時の液面、洗浄時の液面を
確実に維持するようにしてもよい。 【００３０】また、第１の集水ノズル１０Ａと第２の集
水ノズル１０Ｂの本数の割合や小孔３１Ａ，３１Ｂ，３
４，３５のサイズ等も上記実施形態に限られない。 【００３１】 【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、通
常の濾過時には、第１の集水ノズルのみが通気用として
機能し、第２の集水ノズルからは空気は床板の上方の濾
床には供給されない。これにより、第２の集水ノズルの
通水抵抗は少なく、集水効率を高めることができる。ま
た、第１の集水ノズル１本当たりの通気量を増やすこと
になるので、小孔の径を大きくすることができ、これに
より小孔の目詰まりを防止できる。一方、洗浄時には第
１及び第２の集水ノズルが通気用として機能するため、
多量の空気を濾床に送り込み、十分な洗浄を行うことが
できる。更に、第１及び第２の両集水ノズルにおけるノ
ズルステムに、第２の液面位置よりも下方に予備孔を形
成しているので、長年の使用等により小孔が目詰まりを
生じたとしても使用を続けることができる。 【００３２】このような数多くの効果が相俟って、本発
明による生物濾過装置は安定且つ確実な濾過を行うこと
が可能となる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明による生物濾過装置の要部を示す縦断面
図である。 【図２】本発明が適用され得る生物濾過装置の全体構成
を示す概要図である。 【図３】従来の生物濾過装置の要部を示す縦断面図であ
る。 【符号の説明】 １…濾過槽、２…濾床、３…床板、５…集水室、１０Ａ
…第１の集水ノズル、１０Ｂ…第２の集水ノズル、２７
…ノズルブッシュ、２８…ノズルドーム、２９…ノズル
ステム、３０…スリット、３１Ａ，３１Ｂ…小孔、３
４，３５…予備孔、Ｌ１…第１の液面位置、Ｌ２…第２
の液面位置。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 濾過槽と、前記濾過槽内に水平に設けら
   れた床板と、前記床板上に配置され微生物が付着繁殖さ
   れる濾床と、前記床板に取り付けられ前記床板の上下間
   を連通する複数本の第１の集水ノズルと、前記床板に取
   り付けられ前記床板の上下間を連通する複数本の第２の
   集水ノズルとを備える生物濾過装置であって、 前記第１の集水ノズル及び前記第２の集水ノズルが、前
   記床板から前記床板の下側の集水室内に延び且つ空気を
   取り入れる小孔が形成されたノズルステムを有し、 前記第１の集水ノズルにおける前記小孔が、濾過時にお
   ける前記集水室内の第１の液面位置よりも上方に位置さ
   れており、 前記第２の集水ノズルにおける前記小孔が、前記第１の
   液面位置よりも下方であって、洗浄時における前記集水
   室内の第２の液面位置よりも上方に位置されており、 前記第１の集水ノズル及び前記第２の集水ノズルにおけ
   る前記ノズルステムが、前記第２の液面位置よりも下方
   に形成された予備孔を有する ことを特徴とする生物濾過
   装置。