JP3538953B2 - 濾過装置 - Google Patents
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Description
くは濾層の逆洗時期を適正化するようにした濾過装置に
関する。
る他、濾材に生物膜を付着成長させて原水中の有機物な
どを酸化して除去する、いわゆる生物膜濾過装置として
用いられている。
であっても、有機物等の除去を目的とする生物濾過の場
合であっても、濾層に捕捉した濁質もしくは生物反応の
結果生じた余剰汚泥のために、経時により濾過抵抗が増
大し、原水の通水が困難になるため、これを除去するた
めに逆洗が必要である。
一度のように定期的に行うか、濾過装置の濾過抵抗を検
出し、濾過抵抗がある値に達した時に行うのが一般的で
ある。
捕捉量にかかわらず行うため、比較的濁質負荷が小さい
場合に適している。この場合は、濾過時間が長すぎ濾材
が結合してしまうことを防止すると共に、濾層内の流れ
が不均一化するなどの障害の発生を防止することが主な
目的である。
法は、原水の供給や、濾槽の耐圧等の構造上の制限から
濾過の継続が困難となって、濾層の洗浄を行うものであ
り、比較的濁質負荷の高い場合に行われる方法である。
も、濾過継続時間を長くし、かつ、濾層を正常に保つこ
とが、逆洗の最適化にとって重要なことである。
来の逆洗方法のうち、定期的に逆洗を行う方法は、濾過
装置の濾層の濁質の捕捉量を考えた方法では無く、濾過
抵抗がある値に達した時に逆洗を行う方法は、濾過速度
の変化を考慮にいれていないため、濁質の捕捉量を正確
に把握できていない欠点があり、いずれの方法も、逆洗
の最適化のためには不十分であった。
生物膜の状態を正常に保つために非常に重要な操作であ
り、生物膜の成長状況を十分把握した上で洗浄の判断を
行う必要があるが、このような方法は未だ確立されてい
ない。即ち、従来の定期的な逆洗や濾過抵抗を指標とし
た逆洗では、生物膜が厚くなり過ぎ、濾過抵抗の回復が
できなくなったり、濾過継続時間が非常に短くなるなど
の障害が発生することがあった。
装置の逆洗時期を最適化し、特に生物膜濾過装置におい
ては、生物膜の状態を正常に保つための逆洗、具体的に
は、生物膜厚を100μ以下の適正な値に保つための逆
洗を可能とする濾過装置を提供することを目的とする。
濾過装置の濾過抵抗を検出する手段と、検出された濾過
抵抗値から濾過抵抗の時間当り増加速度又は該増加速度
を濾過上昇流速で除した値を指標値として演算処理する
演算装置と、該指標値が所定値を超えた場合に水逆洗を
行い、前記濾過抵抗の検出値が基準値を超えた場合には
水逆洗と空気洗浄を組み合わせた逆洗を行う制御部とを
備えたことを特徴とする。
て、前記濾過装置は浮上性濾材を用いた生物濾過装置で
あることを特徴とする。
る。即ち、生物膜は生物反応により生物膜厚が厚くなる
方向に変化する。この時、生物濾過装置の濾材は固定さ
れているため、生物膜の成長により、濾層内の間隙が閉
塞し濾過抵抗が増加する。
荷により変化する。即ち、負荷が大きいと膜の成長速度
は大きく、負荷が小さいと膜の成長速度は小さい。従っ
て、濾過抵抗の発生は、濾過時間と負荷量の二要素によ
り決まる。
変化し、負荷物質によっては負荷が高くなると生物膜の
密度が低下することがある。つまり、濾過抵抗が低い値
であっても、生物膜の密度が低下している可能性があ
り、これを放置すると、生物膜全体が低密度の不安定な
状態になってしまう可能性が高く、早めに逆洗を行う等
の対策が必要である。逆に、生物膜の状態が安定してい
る場合には、高い濾過抵抗まで濾過しても生物膜に悪影
響はない。
を検出することは不可能である。そこで、本発明では、
濾過抵抗の時間当りの増加速度を基本的な指標とするこ
ととした。
閉塞状況と関連が深い。即ち、負荷量が増加し、単位時
間当りの余剰汚泥の生成量が多くなった場合、濾過抵抗
の増加速度は高い値を示す。また、原水濃度が高くな
り、基質の生物膜への浸透深さが深くなると、生物膜厚
が厚くなる可能性があり、この場合には、濾層の極入り
口部で余剰汚泥の発生が集中することになり、濾過抵抗
の増加速度が大きくなる。
度を指標とすることにより、生物膜の状態変化を詳しく
知ることが可能となる。
も濾過速度により変化する。従って、真の生物膜の状態
の変化を知るためには濾過速度による影響を補正する必
要がある。このためには、通常の濾過速度の範囲(0.
5〜20m/hr)では、濾過抵抗はほぼ濾過速度に比
例関係にあることから、濾過抵抗の増加速度を濾過速度
即ち、濾過上昇流速で除すことにより、濾過速度の影響
を補正することができる。
速度を濾過上昇流速で除した値から、生物濾過層の生物
膜の状態をより詳しく知ることが可能となる。
この増加速度を濾過上昇流速で除した値を指標値とし、
この指標値が所定値を超えたときに逆洗を行うことによ
り、生物膜の状態を安定に保つことができるが、この場
合には、逆洗回数が増加し、逆洗水量が徒に多くなると
いう問題が生じる場合がある。
所定値を超えた場合は水逆洗を行い、濾過抵抗の検出値
が別途定めた基準値を超えた場合は水逆洗と空気洗浄を
組み合わせた逆洗を行う。
は、濾層内に捕捉された濁質を完全に排出することはで
きないため、洗浄後の濾過抵抗が徐々に増加する。そこ
で、濾過抵抗が所定値を超えた場合には、水逆洗と空気
洗浄(バブリング)とを組み合わせた逆洗(以下、「水
・空気逆洗」と称する場合がある。)を行う。
わせることにより、濾過抵抗を十分に小さい値まで低下
させることができる。
施例につき詳細に説明する。
り、濾過槽1の下部に原水供給管2から原水が供給され
る。原水は濾層3を通って濾過処理された後、濾過槽1
の上部から取出管4を介して処理水貯槽5へ送られる。
この処理水貯槽5からはポンプ6を有する逆洗水管7を
介して濾過槽1の上部に逆洗水が導入可能とされてい
る。
接続され、逆洗排水を逆洗排水貯槽9へ排出可能として
いる。
ための散気管10が配設され、ブロワ11から空気が供
給可能とされている。
検出され、この検出信号が演算部13に入力されてい
る。
超える場合には、制御部14によってポンプ6が作動さ
れ、濾層3の水逆洗が行われる。また、濾過抵抗の検出
値が予め設定した基準値を超える場合には、制御部14
によって、ポンプ6及びブロワ11が作動され、濾層3
の水逆洗及び空気洗浄を組み合せた水・空気逆洗が行わ
れる。
と、制御部14からの制御信号により、原水供給弁V1
を閉,逆洗水排出管8の弁V2 を開とし、処理水貯槽5
からの逆洗水供給用ポンプ6を作動させて水逆洗を行
う。そして、所定時間経過した後、制御部14からの制
御信号により、通常の原水通水運転状態に戻す。
得るときは、処理水貯槽5からの逆洗水供給用ポンプ6
を駆動させることなく、弁V1 を閉とし、弁V2 を開と
するだけで水逆洗することができる。
され、捕捉濁質や汚泥が剥離される。通常の場合、この
水逆洗は流速LV=30〜60m/hrで、30秒〜3
分間の極短時間で行われる。
る水・空気逆洗は、次の(1) 〜(4)の手順で実施される
のが好ましい。 (1) 下向流で逆洗水を供給する。通水条件はLV=3
0〜60m/hr,1〜3分間とするのが好ましい。 (2) 水逆洗停止後、下方から空気を供給する。これに
より濾材がバブリングされ、付着した濁質が十分に除去
される。なお、この空気供給量及び時間はLV=10〜
15m/hr,1〜3分間とするのが好ましい。 (3) (1), (2)の工程を2〜5回繰り返す。 (4) 下向流で逆洗水を供給する。この通水条件はLV
=30〜60m/hr,2〜4分間とするのが好まし
い。
圧力を圧力センサ12で検出して濾過抵抗を求めている
が、圧力から水頭分を差し引いた濾過差圧を濾過抵抗値
としても良い。
当りの増加速度を濾過上昇流速で除した値を、更に濾層
高さで除した値を指標値とすることもでき、この場合に
は、単位高さ当りの濾過抵抗の増加速度を指標とするこ
とができる。
定値及び水・空気逆洗を行う濾過抵抗基準値は、当該濾
過装置の仕様や運転条件、処理する原水の水質等によっ
ても異なるが、例えば、粒径2〜5mmの浮上性濾材を
用いた生物濾過装置においては、水逆洗を開始させる前
記所定値を1.0〜2.0m/day/m/hrの範囲
とし、水・空気逆洗を開始させる濾過抵抗の基準値を
2.0〜3.0m−Aqの範囲とするのが好ましい。
て、本発明をより詳細に説明する。
g/l,SS:10mg/l以下、BOD:10mg/
l以下)の処理を行った。
浮上性濾材を用いた生物濾過装置とし、濾層(高さ3
m)3の中間部分に曝気管を設け、曝気管の上部(濾層
高さ1m)を再曝気部、下部(濾層高さ2m)を脱窒部
とし、脱窒のために、原水の全窒素濃度の2.5倍とな
るようにメタノールを原水に注入して上向流通水し、一
槽で脱窒、再曝気を行った。
演算部で求めた濾過抵抗の時間当りの増加速度を濾過上
昇流速で除した値が1.5m/day/m/hrを超え
た場合に水逆洗を行い、また、濾過抵抗の検出値が2m
−Aqを超えた場合に水・空気逆洗を行う条件で運転を
行った。
通りである。
洗 水・空気逆洗:逆洗水LV50m/hrで2分、その後
空気LV12m/hrで2分の工程を3回繰り返して行
った後、逆洗水LV50m/hrで3分逆洗 原水の窒素濃度を30mg/lから60mg/lに増加
させ、3日後に再び30mg/lに低下させる負荷変動
下での通水試験を行い、濾過抵抗の経時変化を図2に示
した。
きに水・空気逆洗(実施例1の水・空気逆洗と同条件)
のみを行うようにしたこと以外は、実施例1と同様の通
水試験を行い、濾過抵抗の経時変化を図2に示した。
は、負荷増加前は、簡易洗浄が約24hrから20hr
毎、水・空気逆洗は3日に一度程度であったものが、原
水濃度増加後は約12hr毎に簡易洗浄が行われ、2.
6日後に水・空気逆洗が行われ、逆洗頻度が負荷に応じ
て適正化されている。一方、比較例1の従来法では、逆
洗頻度は、変化後一日目は23hr後、その後20、1
6、10hr後に逆洗が行われた。
下部15cm程度に肥大した生物膜が存在し生物膜の状
態が悪化していたが、実施例1では、下部の濾材にやや
生物膜厚の増加が見られたが生物膜の肥大は観察されな
かった。
た水量は、濾過層体積の3.2倍量であったのに対し、
比較例1では10倍量となり、本発明では逆洗に要する
水量を従来の1/3に低減できた。
よれば、濾過装置の濾層の状況に応じて逆洗開始時期を
最適化することができ、特に、生物濾過装置にあって
は、 生物膜の状態を正常に維持できる。 定時間逆洗に比べ濾過継続時間を長くすることがで
きる。 逆洗に要する水量を低減できる。 負荷変動に対する適応性、耐性を高めることができ
る。 といった効果を得ることができ、効率的な逆洗を行え
る。
洗と水・空気逆洗を併用することで、より一層効率的な
逆洗を行える。
図である。
示すグラフである。
Claims (2)
- 【請求項1】 濾過装置の濾過抵抗を検出する手段と、 検出された濾過抵抗値から濾過抵抗の時間当り増加速度
又は該増加速度を濾過上昇流速で除した値を指標値とし
て演算処理する演算装置と、該 指標値が所定値を超えた場合に水逆洗を行い、前記濾
過抵抗の検出値が基準値を超えた場合には水逆洗と空気
洗浄を組み合わせた逆洗を行う制御部とを備えたことを
特徴とする濾過装置。 - 【請求項2】 請求項1において、前記濾過装置は浮上
性濾材を用いた生物濾過装置であることを特徴とする濾
過装置。
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