JP4979531B2 - 好気濾床槽及びこの好気濾床槽の運転方法 - Google Patents

Description

本発明は、排水処理技術に関し、特に、接触ばっ気法と担体を用いた生物濾過法とを組み合わせた好気濾床槽に関する。

生物濾過部を有する好気濾床槽に関して言えば、様々な種類の好気濾床槽を備えた浄化槽が開発されている。例えば、それぞれ担体が充填された生物処理領域と濾過領域とが配置され、生物処理領域から濾過領域へと移送された被処理水が、再び生物処理領域へと還流するように構成された好気濾床槽を有した浄化槽が、特許文献１に開示されている。

また、接触ばっ気槽と担体流動槽とを併設して、被処理水が接触ばっ気槽と担体流動槽とを移流自在にしてある好気濾床槽を有した浄化槽が、特許文献２に開示されている。
特開２００３−２６０４７９号公報 特開２００３−２７５７８１号公報

しかしながら、特許文献１に記載されるものは、生物処理領域に担体流動槽を配したものであるため、ＳＳ（浮遊物質）が微細化してしまう。この微細化したＳＳを取り除くためには、濾過領域の濾過面の面積を広くするか、濾過層の深さを深くするか、通水量を少なくするかして、通水速度を緩くしなければならない。
但し、濾過面積を広くする事、及び、濾過層を深くする事は、コストアップに繋がるため、好ましくなく、通水量を少なくする手段が望まれている。

特許文献２に記載されるものは、同様に生物反応部に担体流動槽を配したものである。担体流動槽で微細化したＳＳを接触ばっ気槽の接触材に生成した生物膜で捕捉し、その後捕捉しきれなかったＳＳを沈殿槽にて沈降分離するものであるが、微細化したＳＳは沈降し難く、透明度の高い処理水質を得ることは難しい。

本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、生物濾過法を応用して、ＳＳの少ない透明度の高い処理水質を実現できる好気濾床槽および好気濾床槽の運転方法を提供することを目的とする。

本発明は、以下のものに関する。
（１）固定濾材である濾床Ａと散気装置とを有した領域Ａと、流動又は揺動可能な沈降性の担体にて構成される濾床Ｂと担体流出防止部材と逆洗装置と返送装置とを有した領域Ｂと、固液分離領域とを備えた好気濾床槽であって、上記領域Ａと領域Ｂと固液分離領域は並列に配置され、領域Ａと領域Ｂとの間の上部が越流部で接続され、上記領域Ａと領域Ｂと固液分離領域とは底部で連通され、上記返送装置の吸込口は、濾床Ｂの上方に設置され、吸込口の高さは、運転停止時の定水位の水面から、吸込口の水面までの空間の容量が、略濾床Ｂの容量を、逆洗の回数で割った容量になるように設定されている好気濾床槽。
（２）項（１）において、越流部が、その下端を、運転停止時の定水位以上に配置されている好気濾床槽。
（３）項（１）又は（２）において、越流部が、上下方向に移動可能な好気濾床槽。
（４）項（１）乃至（３）の何れかに記載の好気濾床槽の運転方法であって、通常運転時は、散気装置からばっ気し、逆洗装置は停止し、このばっ気噴流により領域Ａの上部から越流部を通り領域Ｂに通水し、底部の連通部を通り再度領域Ａに循環し、逆洗運転時は、逆洗装置からばっ気し、散気装置は停止し、領域Ｂ内の逆洗水を返送装置により引抜き好気濾床槽外に返送する、好気濾床槽の運転方法。

本発明によれば、固定濾材からなる濾床と、担体からなる濾床の両方の濾床で、好気性生物処理にて有機物の分解をし、固定濾材からなる濾床で大まかな濾過をし、担体により構成される濾床で捕捉しきれなかったＳＳを濾過し、次に固液分離領域（例えば沈殿槽など）にて、更に捕捉しきれなかったＳＳの沈降分離をおこなう。担体にて構成される濾床で捕捉したＳＳは、定期的に洗浄する。以上により、ＳＳの少ない透明度の高い処理水質を実現できる好気濾床槽および好気濾床槽の運転方法を提供することができる。

本発明にて述べる固定濾材は、特に限定されず、例えば網様円筒状濾材、網様板状濾材、骨格様球状濾材、ヘチマ様板状濾材などが用いられ、その材質は、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニルなどを用いることができる。
この濾材は、固定濾床を形成し、濾床下方に配置された散気装置からの気泡により、水中で濾材表面に好気性生物膜を生成し、この生物膜で微細なＳＳを捕捉しつつ、有機物の分解を行なう。

本発明にて述べる担体は、特に限定されず、例えば筒状担体、粒状担体、サイコロ状担体、などが用いられ、その材質は、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニルなどを用いることができる。
この担体は、気泡・水流によって流動または揺動可能であり、比重が０．９４〜１．０６の担体を好適に使用できる。この比重の範囲であれば、担体に生物膜が付着することで、比重が１．００に近づくため、気泡・水流によって流動または揺動可能である。
更に言えば、担体で構成される濾床Ｂは、通常運転時は領域Ａの上部から越流部を通り通水されるため、下向流となる。通常運転時の濾床Ｂは、有機物の分解の他にＳＳの濾過という役割があるため、全部または一部が固定床（担体が流動・揺動しない状態）でなければならない。そのためには、担体層としてひと塊である必要があり、下向流であることから、比重が１．０１〜１．０６の沈降性の担体が好ましい。この比重の範囲であれば、逆洗時に、濾床Ｂ下方に設置された逆洗装置から吐出した気泡と水流によって流動または揺動が可能であり、捕捉したＳＳを担体から剥離することができる。
尚、担体は、担体流出防止部材にて、他領域への移流を制限されている。担体流出防止部材は、特に限定されず、気泡・水は通すが担体は通さない部材である。

本発明にて述べる返送装置は、逆洗運転時に担体から剥離されたＳＳを、本発明の好気濾床槽外に移送する装置である。具体的には、エアリフトポンプなどを好適に使用することができる。
返送装置の吸込口は、領域Ｂ内に設置され、逆洗装置の稼働により吸い込みを開始する。濾床Ｂ下方に設置された逆洗装置から吐出した気泡と水流によって、担体から剥離したＳＳは、吸込口から好気濾床槽外（例えば、上流に配置された嫌気処理槽）に移送される。

吸込口は、好ましくは濾床Ｂの上方に設置される。濾床Ｂ下方に設置された逆洗装置から吐出した気泡と水流によって、担体から剥離したＳＳは、濾床Ｂの上方空間に展開されるため、この濾床Ｂの上方空間から逆洗水を引抜いたほうが、効率がよい。
また、濾床Ｂは、固液分離領域と底部で連通しているため、吸込口を濾床Ｂの上方に設置した場合、濾床Ｂの洗浄（逆洗）は、固液分離領域に貯留している処理水を使うため、洗浄効率がよい。
吸込口の高さは、濾床Ｂの容量によって設定される。運転停止時の定水位の水面から、吸込口の水面までの空間の容量が、略濾床Ｂの容量と等しくなるように設定する。このように吸込口の高さを設定することで、１回の逆洗で略濾床Ｂが洗浄できる。なお、逆洗の回数が複数の場合は、定水位の水面から吸込口管底の水面までの容量が、その複数で割った容量になるように設定できる。例えば、２回逆洗の場合は、濾床Ｂの１／２の容量と等しくなるように設定する。

本発明にて述べる越流部は、領域Ａ・Ｂ間の水面近傍に設置される。
通常運転時は、領域Ｂの担体層（濾床Ｂ）は、逆洗装置からのばっ気がないため、固定床となっている。領域Ａから越流部を通じて領域Ｂに流入した汚水中の有機物は、この固定床を通過する間に、担体に着床している生物膜と汚水中に溶解した酸素によって好気処理される。同時に、汚水中のＳＳは、この担体に着床している生物膜に捕捉（濾過）される。
ここで、領域Ｂに流入した汚水量が多い場合は、固定床を通過する速度が速くＳＳを捕捉できないばかりか、担体に着床している生物膜が剥離してしまい、かえって汚水中のＳＳ濃度が高くなってしまう。
領域Ｂに流入した汚水量が少ない場合は、汚水中に溶解した酸素量も少ないので、固定床を通過する間に、担体に着床している生物膜により、酸素が消費され酸素不足となり、好気処理が阻害される。
つまり、越流する汚水量は多過ぎず、少な過ぎず、適正量が必要となる。

そこで、越流部の下端は、おおむね運転停止時の水位（定水位）または、それ以上にするとよい。領域Ａのばっ気噴流により盛り上がった汚水の一部が領域Ｂに越流するため、適度な汚水量となる。
領域Ａ内では、通常運転時には、散気装置からの気泡により旋回流が生じ、濾床Ａにて好気処理が行われている。領域Ａに吹き込まれた気泡分だけ見かけ容量が増すため、領域Ａの水面は、他領域よりも盛り上がり、この盛り上がった汚水の一部が領域Ｂに越流する。
尚、好気濾床槽の大きさ、形状、ばっ気風量、汚水濃度により、適度な越流汚水量は変化するため、越流部は上下方向に移動調整できることが更に好ましい。

通常運転から逆洗運転に切り替わった直後は、散気装置からのばっ気が停止するため、領域Ａの水面は定水面に戻る。と同時に逆洗装置からのばっ気により、領域Ｂの水面が盛り上がるが、返送装置により領域Ｂ内の汚水は引抜かれるため、水面は低下する。このため、領域Ｂの汚水が領域Ａに越流部を通じて流入することは、逆洗運転に切り替わった直後だけで、その後は、領域Ｂ内の水が他領域に流出することはほとんどない。
越流部の下端を運転停止時の定水位以上に配置することで、逆洗運転時には、略領域Ｂのみを逆洗できるため、洗浄効率がよい。

本発明の好気濾床槽には、循環装置を設けることができる。循環装置は、好気濾床内の処理水を上流の槽に戻し、再処理させる他、好気〜嫌気の硝化・脱窒反応による窒素除去を目的とする。
循環装置の処理水吸込口は、固液分離領域または領域Ｂの底部に配置するとよい。固液分離領域で沈降分離されたＳＳや、逆洗運転時に返送しきれなかったＳＳが、循環装置によって上流の槽へ移送される。

以下、本発明の実施例を図面により説明する。
図１は本発明に係る１実施例の好気濾床槽を有する浄化槽の通常運転時の状態を表す概略断面図、図２は図１の浄化槽の逆洗運転時の状態を表す概略断面図である。
図１に示すように、本発明の好気濾床槽３０は、領域Ａ３１０と領域Ｂ３２０と固液分離領域３３０とを備えており、浄化槽１００の一部として構成される。浄化槽１００は、沈殿分離槽１０、嫌気処理槽２０、好気濾床槽３０、消毒槽４０を備えている。

以下、通常運転時の水の流れに沿って説明する。
まず初めに、汚水は、流入口１０１を通って浄化槽１００内部の沈殿分離槽１０に流れ込む。流れ込んだ汚水は、沈殿分離槽１０にて沈殿分離作用により、汚水中の固形物が分離される。汚水より重い固形物は、沈殿分離槽１０の底部に堆積し堆積汚泥となり、軽い固形物は沈殿分離槽１０の上部に浮上し、スカムとなる。固形物を分離された汚水は、嫌気処理された後、移流部１１から嫌気処理槽２０へと送られる。
嫌気処理槽２０は、濾床２１を有し、汚水中のＳＳ（浮遊物質）は、濾床２１によって捕捉され、有機物は嫌気処理される。
浴槽排水等のピーク流入があった場合に汚水を一時貯留しておく空間（水面ＨＷＬと水面ＬＷＬの間）として、沈殿分離槽１０、嫌気処理槽２０の上部に流量調整部を設けている。嫌気処理槽２０にて嫌気処理された処理水は、流量調整ポンプ２２により好気濾床槽３０へと移送される。

好気濾床槽３０は、領域Ａ３１０と領域Ｂ３２０と固液分離領域３３０とを備えている。領域Ａ３１０は、濾床Ａ３１１を有し、濾床Ａ３１１にヘチマ様板状濾材を充填している。領域Ｂ３２０は、濾床Ｂ３２１を有し、濾床Ｂ３２１に比重１．０２の沈降性の筒状担体を充填している。濾床Ｂ３２１の上方と下方には担体流出防止部材３２２が配されており、担体流出防止部材３２２間外に担体が流出しないように保持される。
領域Ａ３１０に流入した被処理水は、濾床Ａ３１１の下方に設置された散気装置３１２により、酸素の供給を受けながら、濾床Ａ３１１の濾材に生息する微生物の生物膜により好気処理される。同時に汚水中のＳＳは、この生物膜に捕捉される。好気処理された処理水の一部は、越流部３１を乗り越え領域Ｂ３２０に流入する。乗り越えなかった処理水は、再び領域Ａ３１０にて好気処理される。
領域Ｂ３２０に流入した処理水は、濾床Ｂ３２１の担体に生息する微生物により好気処理されるとともに、処理水中のＳＳは、この濾床Ｂ３２１にて捕捉される。領域Ｂ３２０にて処理された処理水の一部は、底部の連通部３２を通じて固液分離領域３３０に流出し、残りの一部は、底部の連通部３２を通じて再び領域Ａ３１０に戻され、再処理される。
固液分離領域３３０に流入した処理水は、固液分離領域３３０にて処理水中のＳＳを沈降分離され、最後に消毒槽４０にて滅菌消毒された後、放流口１０２から浄化槽１００外に放流される。
尚、好気濾床槽３０で好気処理された処理水の一部は沈降したＳＳと一緒に、循環装置３３によって沈殿分離槽１０に移送され、再処理される。

以下、逆洗運転時の水の流れを図２にて説明する。
濾床Ｂ３２１捕捉されたＳＳは、濾床Ｂ３２１の定期的な洗浄（逆洗）により、逆洗排水として返送装置３２４によって沈殿分離槽１０に移送され、再処理される。洗浄は、濾床Ｂ３２１下方に設置された逆洗装置３２３からの気泡により、濾床Ｂ３２１内の担体の流動と同時に返送装置３２４からの引抜き水流により行われる。
濾床Ｂ３２１の洗浄は、領域Ａ３１０と固液分離領域３３０との水を使用して行われる。領域Ｂ３２０と領域Ａ３１０と固液分離領域３３０とは、底部で連通しているため、洗浄によって、同時に水位が下がる。このため、通常運転に戻り、好気濾床槽３０に流入があっても、濾床Ｂ３２１内は剥離したＳＳで混濁状態にあるため、安定するまで直ぐには消毒槽４０に放流されず都合がよい。
尚、洗浄水の量は、濾床Ｂ３２１の容量と同程度がよい。洗浄水量が少な過ぎると、剥離したＳＳを十分に引き抜く事が出来ず、多過ぎると、返送先の沈殿分離槽１０をかき乱してしまう。
また、担体流出防止部材３２２間の担体充填率は、６０〜８０％がよい。充填率が高過ぎると、担体同士がぶつかり流動が阻害され、担体の十分な洗浄ができない。逆に、充填率が低過ぎると、担体が勢いよく回るため、担体に生息している微生物が必要以上に剥離されてしまう。
本実施例では、返送装置３２４の吸込口を濾床Ｂ３２１の上方に設置したが、濾床Ｂ３２１下方でもよい。この場合、担体から剥離して沈降したＳＳを吸引する効果がある。

領域Ａ３１０と領域Ｂ３２０と固液分離領域３３０とは、列順にこだわらない。例えば、図３に示すように、領域Ａ３１０が、領域Ｂ３２０と固液分離領域３３０との間に配置されてもよい。
また、上記実施例では、浄化槽の流入から放流の長手方向へと並んでいたが、図４に示すように、槽幅の短手方向に並んでもよい。
更に、上記実施例では、上面から見ると１列に並んでいたが、図５に示すように三角に並んでもよい。

本発明に係る１実施例の好気濾床槽を有する浄化槽の通常運転時の状態を表す概略立面図である。 本発明に係る１実施例の好気濾床槽を有する浄化槽の逆洗運転時の状態を表す概略立面図である。 本発明に係る他の実施例の好気濾床槽を有する浄化槽の通常運転時の状態を表す概略立面図である。 本発明に係る他の実施例の好気濾床槽を有する浄化槽の通常運転時の状態を表す概略立面図である。 本発明に係る他の実施例の好気濾床槽を有する浄化槽の通常運転時の状態を表す概略立面図である。

符号の説明

１０…沈殿分離槽、１１…移流部、２０…嫌気処理槽、２１…濾床、２２…流量調整ポンプ、３０…好気濾床槽、３１…越流部、３２…連通部、３３…循環装置、４０…消毒槽、１００…浄化槽、１０１…流入口、１０２…放流口、３１０…領域Ａ、３１１…濾床Ａ、３１２…散気装置、３２０…領域Ｂ、３２１…濾床Ｂ、３２２…担体流出防止部材、３２３…逆洗装置、３２４…返送装置、３３０…固液分離領域、

Claims (4)

1. 固定濾材である濾床Ａと散気装置とを有した領域Ａと、流動又は揺動可能な沈降性の担体にて構成される濾床Ｂと担体流出防止部材と逆洗装置と返送装置とを有した領域Ｂと、固液分離領域とを備えた好気濾床槽であって、上記領域Ａと領域Ｂと固液分離領域は並列に配置され、領域Ａと領域Ｂとの間の上部が越流部で接続され、上記領域Ａと領域Ｂと固液分離領域とは底部で連通され、上記返送装置の吸込口は、濾床Ｂの上方に設置され、吸込口の高さは、運転停止時の定水位の水面から、吸込口の水面までの空間の容量が、略濾床Ｂの容量を、逆洗の回数で割った容量になるように設定されている好気濾床槽。
2. 請求項１において、越流部が、その下端を、運転停止時の定水位以上に配置されている好気濾床槽。
3. 請求項１または２において、越流部が、上下方向に移動可能な好気濾床槽。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載の好気濾床槽の運転方法であって、通常運転時は、散気装置からばっ気し、逆洗装置は停止し、このばっ気噴流により領域Ａの上部から越流部を通り領域Ｂに通水し、底部の連通部を通り再度領域Ａに循環し、逆洗運転時は、逆洗装置からばっ気し、散気装置は停止し、領域Ｂ内の逆洗水を返送装置により引抜き好気濾床槽外に返送する、好気濾床槽の運転方法。

Images