JP4574830B2 - 汚水の処理装置および処理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、担体を用いた汚水処理に係り、特に、汚水を生物処理する微生物を着床させた担体を用いた汚水処理技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば一般家庭から排出される汚水を浄化する汚水処理槽が知られている。この種の汚水処理槽では、好気性微生物や嫌気性微生物を用いることで汚水中の有機汚濁物質を分解（酸化や還元）する、いわゆる生物処理が行われる。例えば、好気性微生物は、酸素が存在する好気性条件下において、汚水中の有機汚濁物質を分解（酸化）する働きを有する。
かかる従来の汚水処理槽には、例えば、好気性微生物を着床させた一定量の担体が所定の密度で充填されている。そして、この汚水処理槽において、槽内へ酸素を含むガス、例えばエアーを供給することで、汚水中の有機汚濁物質は好気性微生物によって分解（酸化）され、また、この分解の際に発生する汚泥等の被濾過物は担体によって捕捉（濾過）される。
上記従来の汚水処理槽は、汚水の生物処理機能と、被濾過物の濾過機能の両機能をもたらすことができるという点において極めて有効である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記構成の汚水処理槽において、水質の異なる汚水、例えば生物化学的酸素要求量、いわゆるＢＯＤ（biochemical oxygen demand）値の高い汚水や、懸濁した不溶性物質、いわゆるＳＳ（suspended solid）成分の多い汚水を処理したいという要請がある。しかしながら、上記構成の汚水処理槽において、汚水の水質に応じた合理的な汚水処理技術は確立していなかった。そこで、本発明者らは、上記要請に応えるべく、生物処理機能と濾過機能とを併せ持つ汚水処理技術について鋭意検討した。その結果、本発明者らは、生物処理を行う領域の容積と濾過を行う領域の容積を好適に設定することで、汚水のＢＯＤ値が高い場合や汚水中のＳＳ成分が多い場合でも、汚水を合理的に処理し得ることを見出す事に成功した。
そこで、本発明は、担体を用いた汚水の処理において、汚水の水質に応じた処理が可能となる合理的な汚水処理技術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】
前記課題を解決するために、本発明の汚水の処理装置は、請求項１〜４に記載の通りに構成されている。また、本発明の汚水の処理方法は、請求項５及び６に記載の通りである。
【０００５】
請求項１に記載の汚水の処理装置において、処理槽内には、被処理汚水の生物処理を行う生物処理領域と、被濾過物の濾過を行う濾過領域が設けられている。また、散気装置（第１散気装置、第２散気装置）によって生物処理領域へエアーが供給される。そして、生物処理領域と濾過領域のうちの少なくとも一方の容積は、被処理汚水の水質に基づいて変更される。なお、本発明でいう「水質」とは、例えば一般家庭から排出される汚水の観点からして、生物処理によって改善し得る性状や、濾過によって改善し得る性状等を広く含むものとする。この種の水質としては、とりわけ、生物化学的酸素要求量、いわゆるＢＯＤ（biochemical oxygen demand）や、懸濁した不溶性物質、いわゆるＳＳ（suspended solid）が挙げられる。
そして、例えば、ＢＯＤ値の高い被処理汚水を処理する場合は、生物処理領域の容積を増加させるように設定することができる。これにより、被処理汚水が生物処理領域、すなわちエアーによる散気領域を滞留する時間が増加し、ＢＯＤ値の高い被処理汚水が好適に処理されることとなる。また、例えば、ＳＳ成分の多い被処理汚水を処理する場合は、濾過領域の容積を増加させるように設定することができる。これにより、ＳＳ等の被濾過物を濾過する領域が増加し、ＳＳ成分の多い被処理汚水が好適に処理されることとなる。
以上のように、請求項１に記載した汚水の処理装置によれば、生物処理領域や濾過領域の容積を被処理汚水の水質に基づいて変更することで、被処理汚水の水質に応じた好適な処理を行うことができる。
なお、本発明でいう「可変」には、処理槽を２つの領域に区画したうえで各々の領域の機能を切り換えて生物処理領域および濾過領域の容積を変更する態様等が含まれるものとする。また、本発明でいう「担体」には、例えば、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、多孔質硝子等の無機系担体、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン等の合成樹脂系担体が含まれるものとする。
【０００６】
【０００７】
また、請求項１に記載の汚水の処理装置において、処理槽を容積の異なる２つの担体充填部に区画する区画部材が設けられている。そして処理槽は、区画部材によって、第１担体充填部と、第１担体充填部とは容積の異なる第２担体充填部に区画される。この処理槽では、第１散気装置によって、第１担体充填部にエアーを供給可能であるとともに、第２散気装置によって、第２担体充填部にエアーを供給可能である。
また、エアー供給側の担体充填部が生物処理領域となり、他方の担体充填部が濾過領域となる。そして、散気装置から各担体充填部へエアーを切り換えて供給することで生物処理領域の容積と濾過領域の容積が切り換る。すなわち第１散気装置と第２散気装置のいずれか一方からエアーを供給することで、エアー供給側である一方の担体充填部を生物処理領域とし、一方とは異なる他方の担体充填部を濾過領域とすることが可能である。また他方の担体充填部へエアーを切り換えて供給することで、生物処理領域の容積と濾過領域の容積を切り換ることが可能である。これにより、生物処理領域の容積が濾過領域の容積よりも大きく設定されたり、あるいは濾過領域の容積が生物処理領域の容積よりも大きく設定されることとなる。例えば、ＢＯＤ値の高い被処理汚水を処理する場合は、容積が大きい方の担体充填部へエアーを供給しこの担体充填部を生物処理領域とすることで、被処理汚水がエアーによる散気領域を滞留する時間を増加させることができる。また、例えば、ＳＳ成分の多い被処理汚水を処理する場合は、容積が小さい方の担体充填部へエアーを供給し、容積が大きい方の担体充填部を濾過領域とすることで、ＳＳ等の被濾過物を濾過する領域を増加させることができる。従って、被処理汚水の水質に応じた好適な処理が行われることとなる。
以上のように、請求項１に記載した汚水の処理装置によれば、散気装置からのエアーの供給先を変更する簡単な構成によって、生物処理領域および濾過領域の容積を変更することができ、被処理汚水の水質に応じた好適な処理を行うことができる。
【０００８】
また、請求項２に記載の汚水の処理装置において、処理槽には、生物処理領域と濾過領域との間を連通する開口部が設けられている。そして、散気装置からのエアー流れによって、各領域に充填された担体が開口部を介して領域間を移動することとなる。
すなわち処理槽は、処理槽内を第１担体充填部と第２担体充填部とに区画する区画部材と、両充填部間を連通する開口部とを有する。そして区画部材の下部に開口部が設けられるとともに、開口部よりも下方に第１散気装置と第２散気装置が設置される。さらに第１散気装置と第２散気装置いずれか一方からエアーが供給される際に、両充填部間で担体一部が開口部を介して移動するように構成される。
従って、請求項２に記載の汚水の処理装置によれば、開口部を経由することによって、生物処理領域と濾過領域との間で担体を比較的容易に移動させることができる。
【０００９】
また、請求項３に記載の汚水の処理装置によれば、生物処理領域と濾過領域との間で被処理汚水を循環させることができる。すなわち処理槽における被処理汚水が、第１散気装置と第２散気装置いずれか一方からエアーが供給される際に、該エアーの上向流によって開口部を介して両充填部間で循環する。これにより、例えば、生物処理領域において発生する被濾過物を被処理汚水の循環に伴って濾過領域へ送ることができる。従って、汚泥等を濾過領域の担体によって選択的に濾過することができる。
【００１０】
また、請求項４に記載の汚水の処理装置によれば、処理槽の流出口が抜出径路と循環径路とに連絡されているため、処理槽から抜き出される処理汚水の一部を装置上流設備側へ循環させることができる。
すなわち処理槽の上部には、装置上流設備から処理槽に被処理汚水を流入させる流入口が設けられ、処理槽の下部には、処理槽から被処理汚水を流出させる流出口が設けられる。そして流出口の下流側は、処理槽で処理された処理汚水を装置下流設備側へ送る抜出径路と、処理汚水を装置上流設備へ送る循環径路とに分岐されている。
ここで、このような汚水の処理装置は、図１に示すような担体流動生物濾過槽を、夾雑物除去槽、嫌気濾床槽、処理水槽、消毒槽等の各種の処理槽の全部または一部と組み合わせることによって構成するのが好ましい。このように構成すれば、例えば、担体流動生物濾過槽の流出口と連絡する循環径路によって、担体流動生物濾過槽で処理された被処理汚水の一部を夾雑物除去槽へ循環させ、残りの被処理汚水を抜出径路によって処理水槽へ送ることができる。これにより、例えば、被処理汚水を担体流動生物濾過槽から１パスで抜き出す場合に比して、装置下流設備側へ送る被処理汚水の性状を安定化させることができる。
【００１１】
【００１２】
また、請求項５に記載の汚水の処理方法において、被処理汚水の水質に基づいて容積の異なる各担体充填部へエアーを切り換えて供給し、生物処理領域および濾過領域の容積を好適に設定したうえで第１の処理行程において所定の手順を順次行うことによって、被処理汚水の水質に応じた生物処理および濾過が可能となる。例えば、ＢＯＤ値の高い被処理汚水を処理する場合は、容積が大きい方の担体充填部へエアーを供給しこの担体充填部を生物処理領域とすることで、被処理汚水がエアーによる散気領域を滞留する時間を増加させることができる。また、例えば、ＳＳ成分の多い被処理汚水を処理する場合は、容積が小さい方の担体充填部へエアーを供給し、容積が大きい方の担体充填部を濾過領域とすることで、ＳＳ等の被濾過物を濾過する領域を増加させることができる。従って、被処理汚水の水質に応じた好適な処理が行われることとなる。
以上のように、請求項５に記載した汚水の処理方法によれば、散気装置からのエアーの供給先を変更する簡単な方法によって、生物処理領域および濾過領域の容積を変更することができ、被処理汚水の水質に応じた好適な処理を行うことができる。
【００１３】
また、請求項６に記載の汚水の処理方法において、濾過領域へエアーを供給することで、担体に捕捉された被濾過物をエアー流れによって該担体から剥離させることができる。また、この被濾過物は処理槽から抜き出される。すなわち、濾過領域の逆洗が行われることとなる。
従って、請求項６に記載の汚水の処理方法によれば、第２の処理行程において、濾過領域の担体を効率よく逆洗することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施の形態（及び関連発明）の担体流動生物濾過槽の構成等を図面を用いて説明する。ここで、図１は、汚水の処理行程の概要を示す図である。また、図２は、担体流動生物濾過槽の模式図である。
【００１５】
図１に示すように、例えば一般家庭から排出された原汚水は、夾雑物除去槽１、嫌気濾床槽２、担体流動生物濾過槽１０、処理水槽３、消毒槽４等によって構成される汚水の処理装置で順に処理され、浄化水として放流される。
夾雑物除去槽１では、原汚水中に含まれる大きな固形物や油脂等の固液分離を行う。また、嫌気濾床槽２では、夾雑物除去槽１で処理された処理水中の有機性汚濁物質を嫌気性微生物の働きによって嫌気分解する。また、担体流動生物濾過槽１０（本発明における処理槽に対応している）では、酸素が存在する好気性条件下において、嫌気濾床槽２で処理された処理水Ａ中の有機汚濁物質を槽内の好気性微生物によって分解（酸化）する。また、処理水槽３では、担体流動生物濾過槽１０で処理された処理水を一時的に貯留し、必要に応じて夾雑物除去槽１へ循環させる。また、消毒槽４では、放流する前の処理水の消毒を行う。
【００１６】
図２に示すように、担体流動生物濾過槽１０の槽本体１２には、流入口１３および流出口１４が設けられている。流入口１３は、図１中の嫌気濾床槽２から抜き出された処理水Ａを槽本体１２へ受入れるものである。また、流出口１４は、担体流動生物濾過槽１０で処理された処理水Ｂを槽本体１２から抜き出すものである。そして、槽本体１２内の滞液量および液面高さ（水位線ＷＬ）がほぼ一定に保たれるように構成されている。なお、図２では処理水Ｂの抜き出し構造を模式的に示しているが、処理水Ｂの抜き出し構造は、例えば、槽本体１２の槽壁を越えて処理水Ｂが流出することで槽本体１２内の滞液量および液面高さが一定に保たれる、いわゆる押出し流れの原理を用いたものである。また、槽本体１２内の滞液量および液面高さは、槽本体１２への受入れ量と、槽本体１２からの抜き出し量とのバランスによって制御するように構成することもできる。このようにして、処理水Ａは担体流動生物濾過槽１０で連続式で処理される。
【００１７】
また、流出口１４の下流側は、循環径路１５と抜出径路１６との２つに分岐されており、槽本体１２から抜き出される処理水Ｂは、循環径路１５、抜出径路１６を介して夾雑物除去槽１、処理水槽３へ送られるように構成されている。例えば、後述する通常運転において、槽本体１２から抜き出される処理水Ｂの一部は循環径路１５を通じて夾雑物除去槽１へ戻され、残りは抜出径路１６を通じて処理水槽３へ送られる。また、後述する逆洗運転において、槽本体１２から抜き出される逆洗水は、循環径路１５を通じて夾雑物除去槽１へ送られる。なお、夾雑物除去槽１等が本発明における装置上流設備に対応しており、処理水槽３が本発明における装置下流設備に対応している。
【００１８】
次に、槽本体１２の内部の構成について説明する。
槽本体１２には、上部多孔部材１８および下部多孔部材１９によって区画された担体充填領域２０（高さＬ１）が形成されている。この担体充填領域２０には、例えば、中空円筒状に形成された所定量の粒状担体Ｃが充填されている。この粒状担体Ｃには、酸素が存在する好気性条件下において有機汚濁物質を分解（酸化）する好気性微生物が着床されている。なお、上部多孔部材１８および下部多孔部材１９はいずれも、複数の孔を有する多孔板であり、流体等の通過は許容するが、粒状担体Ｃの通過は阻止するように構成されている。従って、粒状担体Ｃは上部多孔部材１８および下部多孔部材１９によって区画された担体充填領域２０内を移動することができる。
なお、粒状担体Ｃが本発明における担体に対応している。
【００１９】
担体充填領域２０の上部多孔部材１８には、Ｌ１よりも低い高さの隔壁１７（高さＨ）が設けられている。この隔壁１７（本発明における区画部材に対応している）は、担体充填領域２０を左右に区画するものである。そして、担体充填領域２０は、隔壁１７を介して異なる容積の第１担体充填部２１と第２担体充填部２２に区画されている（第１担体充填部２１＞第２担体充填部２２）。本実施の形態では、第１担体充填部２１の容積が第２担体充填部２２の容積よりも大きい構成とされている。この第１担体充填部２１と第２担体充填部２２の容積との区画比率は、後述するように処理水Ａ（被処理汚水）の水質（汚水のＢＯＤ値、ＳＳ成分量等）に応じて所定の値に設定される。また、隔壁１７の下部には、第１担体充填部２１と第２担体充填部２２とを連通する連通口１１（本発明における開口部に対応している）が形成されている。
従って、粒状担体Ｃは、隔壁１７によって第１担体充填部２１に属する粒状担体Ｃ１と、第２担体充填部２２に属する粒状担体Ｃ２とに分配されるとともに、粒状担体Ｃ１，Ｃ２は連通口１１を介して移動可能に構成されている。なお、担体充填領域２０への粒状担体Ｃの初期充填時（図２）において、第１担体充填部２１および第２担体充填部２２における充填高さはいずれもＬ２（＜Ｌ１）である。この第１担体充填部２１および第２担体充填部２２が本発明における担体充填部に対応している。
【００２０】
なお、隔壁１７の設置位置は、後述する第１の使用態様を考慮して担体充填領域２０において変更可能に構成されている（関連発明）。すなわち、隔壁１７の設置位置を変更することによって、担体充填領域２０を第１担体充填部２１と第２担体充填部２２とに区画する区画比率を変更することができる。この隔壁１７は、例えば設置位置を作業者が手動で変更するように構成したり、あるいは設置位置を自動で変更可能な機械式に構成することができる。
【００２１】
また、下部多孔部材１９の下方位置には、第１担体充填部２１と第２担体充填部２２の各々に対応した位置に、第１散気装置３１，第２散気装置３２が設置されている。散気装置３１，３２は、ブロワ（図示省略）に接続された散気管３１ａ，３２ａを備え、ブロワを起動させることによって散気管３１ａ，３２ａから第１担体充填部２１，第２担体充填部２２へ所定量のエアー（酸素を含むガス）を供給するように構成されている。また、初期充填時（図２）において、例えば第１散気装置３１を運転した場合には、エアーの上向流が第１担体充填部２１の粒状担体Ｃ１に作用することで、第２担体充填部２２の粒状担体Ｃ２は連通口１１を介して第１担体充填部２１内へ移動するように構成されている。この第１散気装置３１のエアーの上向流によって、更に、担体流動生物濾過槽１０における被処理汚水は、第１担体充填部２１と第２担体充填部２２との間で循環するように構成されている。また、初期充填時において、例えば第１散気装置３１および第２散気装置３２を運転した場合には、エアーの上向流が第１担体充填部２１および第２担体充填部２２に作用することで、粒状担体Ｃ１，Ｃ２は被処理汚水中を流動するように構成されている。
なお、担体流動生物濾過槽１０以外の他の処理槽は周知であり、他の処理槽の構成等についての詳細な説明は省略する。
【００２２】
次に、上記構成の担体流動生物濾過槽１０における汚水の処理方法について、図３〜図８を参照しながら説明する。本実施の形態の汚水の処理方法としては、担体流動生物濾過槽１０の通常運転と逆洗運転とがある。通常運転が本発明における第１の処理行程に対応しており、逆洗運転が本発明における第２の処理行程に対応している。
通常運転では、処理水Ａ中の有機汚濁物質を、酸素が存在する好気性条件下において好気性微生物によって分解（酸化）する好気性処理（生物処理）と、この分解の際に発生する汚泥等の被濾過物を粒状担体Ｃによって濾過する処理とを行う。また、逆洗運転では、通常運転時に粒状担体Ｃによって濾過され、また粒状担体Ｃから剥離した汚泥等の被濾過物を槽本体１２から除去することで、槽本体１２を洗浄する逆洗処理を行う。
なお、上記構成の担体流動生物濾過槽１０における通常運転時の使用態様として、一方の充填部、例えば、第１担体充填部２１を、好気性処理（生物処理）専用として使用し、第２担体充填部２２を濾過専用として使用する第１の使用態様と、第１担体充填部２１および第２担体充填部２２を、好気性処理（生物処理）用と濾過用とに切り換えて使用する第２の使用態様等がある。
以下、本実施の形態の第１および第２の使用態様について説明する。
【００２３】
〔第１の使用態様〕
まず、本実施の形態の第１の使用態様について図３〜図５を用いて説明する。ここで、図３は、担体流動生物濾過槽１０の模式図であって、第１の使用態様における通常運転の状態を示している。また、図４は、担体流動生物濾過槽１０の模式図であって、第１の使用態様における逆洗運転中の状態を示している。また、図５は、担体流動生物濾過槽１０の模式図であって、第１の使用態様における逆洗運転終了時の状態を示している。
【００２４】
第１の使用態様では、処理水Ａ（被処理汚水）の水質に基づいて、担体充填領域２０は隔壁１７によって予め異なる比率（第１担体充填部２１＞第２担体充填部２２）に区画されている。第１の使用態様では、生物処理領域となる第１担体充填部２１の容積が、濾過領域となる第２担体充填部２２の容積よりも大きくなるように設定されている。そして、第２担体充填部２２よりも容積の大きい第１担体充填部２１を好気性処理（生物処理）専用として使用し、第２担体充填部２２を濾過専用として使用する。これは、生物化学的酸素要求量、いわゆるＢＯＤ（biochemical oxygen demand）値の高い被処理汚水を処理するケースを想定したものであり、第２担体充填部２２よりも第１担体充填部２１の容積を大きく設定することで、被処理汚水が生物処理領域、すなわちエアーによる散気領域を滞留する時間を増加させることができ、ＢＯＤ値の高い被処理汚水を好適に処理することができるからである。従って、担体充填領域２０の区画比率は、処理水ＡのＢＯＤ値に応じて決めることができる。
【００２５】
まず、第１の使用態様の通常運転において、流入口１３から槽本体１２へ所定量の処理水Ａを供給する。そして、流出口１４から循環径路１５および抜出径路１６を通じてそれぞれ循環水および処理水Ｂが抜き出される。そして、槽内の押出し流れによって槽本体１２内に貯留される被処理汚水の液面高さ（水位線ＷＬ）がほぼ一定に保たれる。また、槽本体１２から抜き出される処理水の一部は循環径路１５を通じて夾雑物除去槽１へ戻される。このように構成したため、処理水を槽本体１２から１パスで抜き出す場合に比して、抜出径路１６を通じて抜き出される処理水Ｂの性状を安定化させることができる。
【００２６】
そして、この通常運転において第１散気装置３１を運転することで、第１担体充填部２１へ酸素を含むエアーを供給する。これにより、第１担体充填部２１の粒状担体Ｃ１に着床させた好気性微生物に酸素が付与される。これにより、第１担体充填部２１に好気性微生物が好気性処理を行うことができる好気性条件が形成される。また、エアーによる散気領域の増加された第１担体充填部２１へエアーを供給することによって、ＢＯＤ値の高い被処理汚水は好適に処理されることとなる。
また、第１担体充填部２１の下方からエアーを供給することで、第１担体充填部２１の粒状担体Ｃ１はエアーの上向流を受ける。そして、このエアーの上向流によって、第２担体充填部２２の粒状担体Ｃ２は、隔壁１７の下方に形成された連通口１１を介して第１担体充填部２１内へ移動していく。図３に示すように、第１担体充填部２１は、高さＬ１まで粒状担体が充填された状態へと移行する。一方、第２担体充填部２２は、高さＬ３（＜Ｌ２）まで粒状担体が充填された状態へと移行する。これにより、第１担体充填部２１側の粒状担体Ｃ１の量が増加する。
さらに、第１担体充填部２１の下方からエアーを供給することで、第１担体充填部２１と第２担体充填部２２との間に、隔壁１７を中心として図３中の時計回り（図中の矢印方向）の流れが形成される。すなわち、第１担体充填部２１には被処理汚水の上向流が形成され、第２担体充填部２２には被処理汚水の下向流が形成される。
【００２７】
また、このような通常運転では、第１担体充填部２１の粒状担体Ｃ１に着床させた好気性微生物によって処理水Ａ中の有機汚濁物質が好気性処理され、第１担体充填部２１において汚泥等が発生する。そして、この汚泥等は、被処理汚水の上向流によって第１担体充填部２１を上向きに移動し、第１担体充填部２１に対応する上部多孔部材１８の孔を越え、第２担体充填部２２に対応する上部多孔部材１８の孔から第２担体充填部２２へ流れ込む。そして、この汚泥等の流れに伴って、有機汚濁物質が分解（酸化）される際に発生する汚泥等は、第２担体充填部２２の上部の空間に徐々に堆積していく。而して、粒状担体Ｃ２の濾過作用によって第２担体充填部２２に堆積層Ｓ２が形成される。
【００２８】
通常運転が終了すると、次に逆洗運転を行う。この逆洗運転では、第２散気装置３２を運転することで、第２担体充填部２２へエアーを供給する。これにより隔壁１７を中心として図４中の反時計回り（図中の矢印方向）の流れが形成される。そして、第２担体充填部２２の粒状担体Ｃ２はエアーの上向流を受ける。また、このエアーの上向流によって、第２担体充填部２２の粒状担体Ｃ２は密度が低い状態で流動化するとともに、図４に示すように、第１担体充填部２１の粒状担体Ｃ１は、連通口１１を介して第２担体充填部２２内へ移動していく。そして、第１担体充填部２１の粒状担体Ｃ１は、図５に示すように第２担体充填部２２内に粒状担体がほぼ満たされた状態になるまで第２担体充填部２２側へ移動する。この逆洗運転の間、第２担体充填部２２における粒状担体の流動化によって、粒状担体に捕捉された汚泥等は、例えば粒状担体が流動しない場合に比して効率よく剥離する。そして、堆積層Ｓ２やその他の汚泥等を含む逆洗水は、槽本体１２から循環径路１５を通じて抜き出される。
なお、この逆洗運転では、通常運転時よりも多量のエアーが供給されることが好ましい。これにより、粒状担体をより激しく流動させることができ、粒状担体に捕捉された汚泥等をより剥離させ易い。
逆洗運転が終了すると、必要に応じて再度通常運転を再開する。
【００２９】
以上のように構成した担体流動生物濾過槽１０および該担体流動生物濾過槽１０を用いた第１の使用態様によれば、処理水Ａ（被処理汚水）の水質（ＢＯＤ値、ＳＳ成分量等）に基づいて担体充填領域２０を予め所定の区画比率で区画することによって、処理水Ａの水質に応じた好適な処理が可能となる。また、隔壁１７の設置位置を変更する簡単な構成によって、担体充填領域２０の区画比率を容易に変更することができる。
【００３０】
なお、上記第１の使用態様では、ＢＯＤ値の高い処理水Ａを処理する場合について記載したが、懸濁した不溶性物質、いわゆるＳＳ（suspended solid）成分の多い処理水Ａを処理する場合は、第２担体充填部２２の容積を第１担体充填部２１よりも大きく設定することで濾過に寄与する領域を増加させ、ＳＳ分の多い処理水Ａを好適に処理することができる。
【００３１】
〔第２の使用態様〕
次に、本実施の形態の第２の使用態様について図３、図６〜図８を用いて説明する。ここで、図６は、担体流動生物濾過槽１０の模式図であって、第２の使用態様における通常運転の状態を示している。また、図７は、担体流動生物濾過槽１０の模式図であって、第２の使用態様における逆洗運転中の状態を示している。また、図８は、担体流動生物濾過槽１０の模式図であって、第２の使用態様における逆洗運転終了時の状態を示している。
【００３２】
第２の使用態様では、隔壁１７によって異なる容積に区画された第１担体充填部２１および第２担体充填部２２を、好気性処理（生物処理）領域と濾過領域とに切り換えて使用する。すなわち、第１担体充填部２１で、好気性処理（生物処理）を行う場合は第２担体充填部２２で濾過を行い、第２担体充填部２２で、好気性処理（生物処理）を行う場合は第１担体充填部２１で濾過を行う。
【００３３】
また、このエアーの切り換え操作は、処理水Ａの水質（ＢＯＤ値、ＳＳ成分量等）に基づいて行う。すなわち、例えばＢＯＤ値の高い処理水Ａを処理する場合は、第２担体充填部２２よりも容積の大きい第１担体充填部２１を用いて、好気性処理（生物処理）を行うことで、処理水Ａが生物処理領域、すなわちエアーによる散気領域を滞留する時間を増加させ、ＢＯＤ値の高い被処理汚水を好適に処理することができる。また、例えばＳＳ分の多い処理水Ａを処理する場合は、エアーの供給先を今度は第２担体充填部２２へ切り換え、第２担体充填部２２よりも容積の大きい第１担体充填部２１を用いて濾過を行うことで、濾過に寄与する領域を増加させることができる。
なお、図６に示す状態は、ＳＳ成分量の多い処理水Ａの処理を想定したものであり、第２担体充填部２２よりも容積の大きい第１担体充填部２１を濾過領域として用いる場合を示している。
【００３４】
図６に示す通常運転において、第２散気装置３２を運転することで、第２担体充填部２２へ酸素を含むエアーを供給する。これにより、第２担体充填部２２の粒状担体Ｃ２に着床させた好気性微生物に酸素が付与される。これにより、第２担体充填部２２に好気性微生物が好気性処理を行うことができる好気性条件が形成される。
また、第２担体充填部２２の下方からエアーを供給することで、第２担体充填部２２の粒状担体Ｃ２はエアーの上向流を受ける。そして、このエアーの上向流によって、第１担体充填部２１の粒状担体Ｃ１は、隔壁１７の下方に形成された連通口１１を介して第２担体充填部２２内へ移動していく。図６に示すように、第２担体充填部２２は、高さＬ１まで粒状担体が充填された状態へと移行する。一方、第１担体充填部２１は、高さＬ４（＜Ｌ２）まで粒状担体が充填された状態へと移行する。これにより、第２担体充填部２２側の粒状担体Ｃ２の量が増加する。
さらに、第２担体充填部２２の下方からエアーを供給することで、第１担体充填部２１と第２担体充填部２２との間に、隔壁１７を中心として図６中の反時計回り（図中の矢印方向）の流れが形成される。すなわち、第１担体充填部２１には被処理汚水の下向流が形成され、第２担体充填部２２には被処理汚水の上向流が形成される。
【００３５】
通常運転では、第２担体充填部２２の粒状担体Ｃ２に着床させた好気性微生物によって処理水Ａ中の有機汚濁物質が好気性処理され、第２担体充填部２２において汚泥等が発生する。そして、この汚泥等は、被処理汚水の上向流によって第２担体充填部２２を上向きに移動し、第２担体充填部２２に対応する上部多孔部材１８の孔を越え、第１担体充填部２１に対応する上部多孔部材１８の孔から第１担体充填部２１へ流れ込む。そして、この汚泥等の流れに伴って、有機汚濁物質が分解（酸化）される際に発生する汚泥等は、第１担体充填部２１の上部の空間に徐々に堆積していく。而して、粒状担体Ｃ１の濾過作用によって第１担体充填部２１に堆積層Ｓ１が形成される。
【００３６】
通常運転が終了すると、次に逆洗運転を行う。この逆洗運転では、第１散気装置３１を運転することで、第１担体充填部２１へエアーを供給する。これにより隔壁１７を中心として図７中の時計回り（図中の矢印方向）の流れが形成される。そして、第１担体充填部２１の粒状担体Ｃ１はエアーの上向流を受ける。また、このエアーの上向流によって、第１担体充填部２１の粒状担体Ｃ１は密度が低い状態で流動化するとともに、図７に示すように、第２担体充填部２２の粒状担体Ｃ２は、連通口１１を介して第１担体充填部２１内へ移動していく。そして、第２担体充填部２２の粒状担体Ｃ２は、図８に示すように第１担体充填部２１内に粒状担体がほぼ満たされた状態になるまで第１担体充填部２１側へ移動する。この逆洗運転の間、第１担体充填部２１における粒状担体の流動化によって、粒状担体に捕捉された汚泥等は、例えば粒状担体が流動しない場合に比して効率よく剥離する。そして、堆積層Ｓ１やその他の汚泥等を含む逆洗水は、槽本体１２から循環径路１５を通じて抜き出される。
【００３７】
次に、ＳＳ成分量の多い処理水ＡにかえてＢＯＤ値の高い処理水Ａを処理する場合は、散気装置を第２散気装置３２から第１散気装置３１へ切り換える。すなわち、図６に示す状態から図３に示す状態に切り換える。これにより、第１担体充填部２１の粒状担体Ｃ１に着床させた好気性微生物に酸素が付与され、第１担体充填部２１において好気性処理が行われる。そして、エアーによる散気領域の増加された第１担体充填部２１へエアーを供給することによって、ＢＯＤ値の高い被処理汚水は好適に処理されることとなる。
【００３８】
以上のように構成した担体流動生物濾過槽１０および該担体流動生物濾過槽１０を用いた第２の使用態様によれば、処理水Ａ（被処理汚水）の水質（ＢＯＤ値、ＳＳ成分量等）に基づいて第１散気装置３１と第２散気装置３２とを切り換えることによって、処理水Ａの水質に応じた好適な処理が可能となる。
【００３９】
なお、本発明は上記の実施の形態のみに限定されるものではなく、種々の応用や変形が考えられる。
【００４０】
上記実施の形態では、一定容積の担体充填領域２０において、隔壁１７の設置位置を変更したり、散気装置を切り換えることによって好気処理領域および濾過領域の容積を変更する場合について記載したが、好気処理領域や濾過領域の容積を変更する手段はこれに限定されず、必要に応じて種々変更可能である。例えば、担体充填領域２０自体の容積を変更可能とし、好気処理領域や濾過領域の容積を独立して変更することができるように構成することもできる。
【００４１】
また、上記実施の形態では、隔壁１７によって担体充填領域２０を左右に区画する場合について記載したが、隔壁１７による区画パターンはこれに限定されず、例えば、第１担体充填部２１と第２担体充填部２２とが上下に配置されるように構成することもできる。
【００４２】
また、上記実施の形態では、通常運転において、散気装置によって好気処理領域へエアーを供給することで、好気処理領域と濾過領域との間で被処理汚水が循環される場合について記載したが、被処理汚水を循環させる手段はこれに限定されず必要に応じて種々変更可能である。例えば、槽本体１２に循環ラインを設け、ポンプ等によって槽本体１２内の被処理汚水を循環するように構成することもできる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、担体を用いた汚水の処理において、汚水の水質に応じた処理が可能となる合理的な汚水処理技術を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 汚水の処理行程の概要を示す図である。
【図２】 担体流動生物濾過槽の模式図である。
【図３】 担体流動生物濾過槽１０の模式図であって、第１の使用態様における通常運転の状態を示している。
【図４】 担体流動生物濾過槽１０の模式図であって、第１の使用態様における逆洗運転中の状態を示している。
【図５】 担体流動生物濾過槽１０の模式図であって、第１の使用態様における逆洗運転終了時の状態を示している。
【図６】 担体流動生物濾過槽１０の模式図であって、第２の使用態様における通常運転の状態を示している。
【図７】 担体流動生物濾過槽１０の模式図であって、第２の使用態様における逆洗運転中の状態を示している。
【図８】 担体流動生物濾過槽１０の模式図であって、第２の使用態様における逆洗運転終了時の状態を示している。
【符号の説明】
１０…担体流動生物濾過槽（処理槽）
１１…連通口（開口部）
１２…槽本体
１７…隔壁（区画部材）
２０…担体充填領域
２１…第１担体充填部
２２…第２担体充填部
３１…第１散気装置
３２…第２散気装置
Ｃ，Ｃ１，Ｃ２…粒状担体
Ｓ１，Ｓ２…堆積層

Claims (6)

1. 微生物を着床させた担体が充填された処理槽を有する汚水の処理装置であって、
   前記処理槽は、前記担体の微生物によって被処理汚水の生物処理を行う生物処理領域と、前記担体によって被濾過物の濾過を行う濾過領域と、第１散気装置と、第２散気装置を備え、
   前記処理槽は、区画部材によって、第１担体充填部と、前記第１担体充填部とは容積の異なる第２担体充填部に区画され、
   前記第１散気装置によって、前記第１担体充填部にエアーを供給可能であるとともに、前記第２散気装置によって、前記第２担体充填部にエアーを供給可能であり、
   前記第１散気装置と前記第２散気装置のいずれか一方からエアーを供給することで、エアー供給側である一方の担体充填部を前記生物処理領域とし、前記一方とは異なる他方の担体充填部を前記濾過領域とすることが可能であるとともに、
   前記他方の担体充填部へエアーを切り換えて供給することで、前記生物処理領域の容積と前記濾過領域の容積を切り換ることが可能であることを特徴とする汚水の処理装置。
2. 請求項１に記載した汚水の処理装置であって、
   前記処理槽は、前記処理槽内を前記第１担体充填部と前記第２担体充填部とに区画する区画部材と、前記両充填部間を連通する開口部とを有し、
   前記区画部材の下部に前記開口部が設けられるとともに、前記開口部よりも下方に前記第１散気装置と前記第２散気装置が設置され、
   前記第１散気装置と前記第２散気装置いずれか一方からエアーが供給される際に、前記両充填部間で担体一部が前記開口部を介して移動するように構成されていることを特徴とする汚水の処理装置。
3. 請求項２に記載した汚水の処理装置であって、
   前記処理槽における被処理汚水は、前記第１散気装置と前記第２散気装置いずれか一方からエアーが供給される際に、該エアーの上向流によって前記開口部を介して前記両充填部間で循環する構成とされていることを特徴とする汚水の処理装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載した汚水の処理装置であって、
   前記処理槽の上部には、装置上流設備から前記処理槽に被処理汚水を流入させる流入口が設けられ、前記処理槽の下部には、前記処理槽から前記被処理汚水を流出させる流出口が設けられ、
   前記流出口の下流側は、前記処理槽で処理された処理汚水を装置下流設備側へ送る抜出径路と、前記処理水を前記装置上流設備へ送る循環径路とに分岐されていることを特徴とする汚水の処理装置。
5. 処理槽内に微生物を着床させた担体を充填し、前記処理槽内を、前記区画部材によって、第１担体充填部と、前記第１担体充填部とは容積の異なる第２担体充填部に区画するとともに、第１散気装置によって、前記第１担体充填部にエアーを供給可能とするとともに、第２散気装置によって、第２担体充填部にエアーを供給可能とし、
   前記区画部材の下部に前記開口部を設けるとともに、前記開口部よりも下方に前記第１散気装置と前記第２散気装置を設置し、
   第１の処理行程において、前記第１散気装置と前記第２散気装置のいずれか一方からエアーを供給することで、エアー供給側の一方の担体充填部内へ、前記一方とは異なる他方の担体充填部の担体一部を前記開口部を介して移動させるとともに被処理汚水を前記担体充填部間で循環させ、エアー供給側の一方の担体充填部において前記微生物による被処理汚水の生物処理を行い、他方の担体充填部において被濾過物の濾過を行うことが可能であるとともに、
   更に、被処理汚水の水質に基づいて他方の担体充填部へエアーを切り換えて供給し、前記生物処理領域の容積と前記濾過領域の容積を切り換えることが可能であることを特徴とする汚水の処理方法。
6. 請求項５に記載した汚水の処理方法であって、
   第２の処理行程において、前記第１散気装置と前記第２散気装置のいずれかから前記濾過領域へエアーを供給することで該濾過領域の担体を流動させ、前記担体によって濾過された被濾過物を該担体から剥離させ、前記被濾過物を前記処理槽から抜き出すことを特徴とする汚水の処理方法。

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