JP5190529B2

JP5190529B2 - 排水処理装置

Info

Publication number: JP5190529B2
Application number: JP2011159333A
Authority: JP
Inventors: 進石田; 義人山西
Original assignee: Maezawa Industries Inc
Current assignee: Maezawa Industries Inc
Priority date: 2006-04-21
Filing date: 2011-07-20
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2027-04-12
Also published as: JP2011240342A; JP5121985B2; JP2011245483A

Description

本発明は、濾過装置を用いた排水処理装置に係り、特に、夾雑物を多く含み、ＳＳ濃度の高い原水の浄化に適した濾過装置を用いた排水処理装置に関する。

夾雑物を多く含み、ＳＳ濃度の高い原水を処理する濾過装置では、濾材が閉塞しないように、濾材の上部にスクリーンを配設するとともに原水を旋回させて夾雑物を捕捉するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照。）。

また、散気手段や逆洗水導入部を設け、原水の浄化処理を行う一方、目詰まりした濾材の洗浄再生処理を行えるようにした濾過装置もある（例えば、特許文献２参照。）。

特開平４−２２５８０４号公報特開２００５−１４４２３０号公報

しかし、上述の特許文献１の濾過装置では、濾過処理の継続に伴ってスクリーンが目詰まりすることから、スクリーンを頻繁に洗浄しなければならなかった。また、特許文献２の濾過装置では、スクリーンやスクレーパーがないことから、ＳＳ濃度の高い原水を処理する際には、濾材が目詰まりしないように頻繁に濾材の洗浄再生処理を行わなければならなかった。

そこで本発明は、夾雑物を多く含みＳＳ濃度の高い原水であっても、効率よく濾過処理することができ、また、スクリーンや濾材を極力目詰まりさせないコンパクトな濾過装置を提供するとともに、この濾過装置を用いた排水処理装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するため、本発明における排水処理装置は、原水を好気性微生物担体に接触させて生物処理する生物膜リアクターと、該生物膜リアクターから導出される生物処理水の濾過処理を行う後濾過装置とを備えた排水処理装置において、前記生物膜リアクターは、密閉容器の内部上方及び内部下方にそれぞれ設けた担体支持板と、両担体支持板間に充填された比重が０．９５〜１．０５の範囲の生物担体と、上部の担体支持板の上方及び下部の担体支持板の下方にそれぞれ設けられた原水流入部及び処理水導出部と、前記生物担体を散気によって撹拌する散気手段とを備えた流動床式生物膜リアクターであり、前記後濾過装置は、密閉された濾過容器の内部下方に設けられた濾材支持板と、該濾材支持板の上部に充填された濾材と、前記濾過容器の中央部に設けられた濾材撹拌用のスクリューリボン型撹拌機と、前記濾材の充填部より上方に設けられた生物処理水流入部と、前記濾過容器の下方に設けられた逆洗水導入部及び洗浄排水排出部とを備え、前記スクリューリボン型撹拌機は、内部に空気通路を有する回転軸と、該回転軸の周壁から径方向に突出してスクリューリボンを支持するとともに前記回転軸の空気通路に連通する空気通路を内部に有する複数のスクリュー支持部材と、該スクリュー支持部材に設けられた複数の散気孔と、前記回転軸の空気通路から供給された散気空気を前記スクリュー支持部材の空気通路を介して前記散気孔から散気する散気空気供給手段とを備え、前記原水は、原水ポンプにより圧送されて前記生物膜リアクター及び前記後濾過装置に順次供給されることを特徴としている。

また、前記生物膜リアクターは、該生物膜リアクターの前段に原水の濾過処理を行う前濾過装置を備え、該前濾過装置は、密閉された濾過容器の内部上方に設けられたスクリーンと、該濾過容器の内部下方に設けられた濾材支持板と、該濾材支持板と前記スクリーンとの間に充填された濾材と、前記スクリーンに捕捉された夾雑物を掻取るスクレーパーと、該スクレーパーに掻取られた夾雑物を濾過容器外に排出するスクリーンかす排出部と、前記スクリーンの上方に設けられた原水流入部と、前記濾材支持板の下方に設けられた濾過水導出部と、前記濾過容器の下方に設けられた散気手段、逆洗水導入部及び洗浄排水排出部とを備え、前記原水は、原水ポンプにより圧送されて前記前濾過装置から前記生物膜リアクターを経て前記後濾過装置に順次供給されることを特徴としている。

本発明の排水処理装置は、流動床式生物膜リアクター及び後濾過装置を密閉容器で形成したので、原水を原水ポンプによって生物膜リアクター及び後濾過装置に順次供給することができ、水頭を確保する必要がなくなるので生物膜リアクター及び後濾過装置の高さを低く抑えることができ、コンパクトで高効率の排水処理装置が得られる。さらに、流動床式生物膜リアクターの前段に、密閉容器で形成した前濾過装置を配置したので、夾雑物を大量に含む原水の処理も効率よく行うことができる。

本発明の排水処理装置の一形態例を示す系統図である。前濾過装置の一形態例を示す縦断面図である。生物膜リアクターの一形態例を示す縦断面図である。後濾過装置の一形態例を示す縦断面図である。後濾過装置の他の形態例を示す縦断面図である。円筒形の濾過容器を使用した濾過装置の一例を示す断面平面図である。角筒形の濾過容器を使用した濾過装置の一例を示す断面平面図である。濾過池内に複数の濾過装置を設置した例を示す説明図である。

図１は本発明の排水処理装置の一形態例を示す系統図、図２は前濾過装置の一形態例を示す縦断面図、図３は生物膜リアクターの一形態例を示す縦断面図、図４は後濾過装置の一形態例を示す縦断面図である。

まず、本形態例に示す排水処理装置１は、図１に示されるように、取水部１０と、前濾過装置２０と、生物膜リアクター３０と、後濾過装置４０と、塩素混和槽５０と、給水装置６０とを順に設け、さらに、原水を前濾過装置２０、生物膜リアクター３０、後濾過装置４０、塩素混和槽５０に順に送液する原水ポンプ７１と、前記塩素混和槽５０から給水装置６０へ濾過水を送液する給水ポンプ７２と、前記前濾過装置２０及び後濾過装置４０に逆洗水を送液する逆洗ポンプ７３と、前記前濾過装置２０及び後濾過装置４０に空洗用の空気を送る空洗ブロワ７４と、生物膜リアクター３０に散気用の空気を送る散気ブロワ７５とを備えている。

前濾過装置２０は、図２に示されるように、密閉容器２０ａと、該密閉容器２０ａの内部上方に設けられ、中心に向けて漸次凹となるホッパー状のスクリーン２１と、該密閉容器２０ａの内部下方に設けられ、通水構造を有する濾材支持板２２と、前記スクリーン２１の上方に設けられた原水流入部２０ｂと、濾材支持板２２の下方に設けられた濾過水導出部２０ｃと、前記濾材支持板２２と前記スクリーン２１との間に充填された濾材２３とを備えている。

また、前記スクリーン２１の上面には、該スクリーン２１に捕捉された夾雑物を掻取って中央に掻き寄せるスクレーパー２４が回転可能に設けられるとともに、前記スクリーン２１の中央部分には、スクレーパー２４によって掻き寄せられた夾雑物を排出するためのスクリーンかす排出部２５が前記密閉容器２０ａの底部を貫通して設けられている。さらに、前記密閉容器２０ａの下方には、空洗管２０ｄに接続する散気手段２６と、逆洗水導入部２０ｅと、洗浄排水排出部２０ｆとが設けられている。

前記密閉容器２０ａの上方に設けられた原水流入部２０ｂは、前記原水ポンプ７１及び経路７６を介して前記取水部１０に、密閉容器２０ａの下方に設けられた前記濾過水導出部２０ｃは経路７７及び送液弁を介して前記生物膜リアクター３０の上部にそれぞれ接続されている。原水流入部２０ｂは、この原水流入部２０ｂから密閉容器２０ａ内に導入される原水の流れによってスクレーパー２４を回転させることができる状態に設けられている。例えば、密閉容器２０ａが円筒形の場合は、該密閉容器２０ａの上部に接線方向に原水を流入させるように原水流入部２０ｂを設けて密閉容器２０ａ内に旋回流を形成させることにより、この旋回流でスクレーパー２４を回転させることができる。

スクレーパー２４は、スクリーンかす排出部２５の上端に挿入される回転支軸２４ａに、スクリーン２１の上面に沿って、斜めに放射状に形成された複数の翼部２４ｂが取り付けられたもので、スクレーパー２４が回転することにより、スクリーン２１に捕捉された夾雑物が中央側にかき寄せられる形状となっている。また、密閉容器２０ａの天井部には、監視窓２７と、吸・排気管２８と、レベルセンサ２９とが設けられている。

濾材支持板２２は、直径３ｍｍ程度の複数の穴を備えたパンチングメタルや、ウエッジワイヤスクリーンで形成されている。前記スクリーン２１と濾材支持板２２との間に充填される濾材２３は、原水の性状に応じて任意のものが使用可能であり、大きさも形状も任意であるが、例えば、適当な大きさの不織布を用いることができる。また、濾材支持板２２の上面又は下面の前記スクリーンかす排出部２５の周囲には、前記散気手段２６がリング状に設けられている。

前記空洗管２０ｄには、前記空洗ブロワ７４から経路７８ａを介して空気が供給され、また、逆洗水導入部２０ｅには、前記逆洗ポンプ７３によって前記塩素混和槽５０から逆洗水が経路７９及び逆洗弁７９ａを介して供給される。さらに、スクリーン２１に捕捉された夾雑物は、前記スクリーンかす排出部２５から、経路８０及びスクリーンかす排出弁８０ａを介して前記取水部１０に戻され、前記洗浄排水も、前記洗浄排水排出部２０ｆから、経路８１及び洗浄排水弁８１ａを介して前記取水部１０に戻される。

なお、原水が大量の夾雑物を含んでいるときには、スクリーンかす排出部２５の下端部に貯留部を設けることにより、取水部１０への排出頻度を少なくすることができる。

生物膜リアクター３０は流動床式で、図３に示されるように、密閉容器３０ａの内部上方と内部下方とにそれぞれ設けた担体支持板３１，３１の間に生物担体３２を充填し、上部の担体支持板３１の上方に前濾過装置２０で濾過処理した濾過水が流入する濾過水流入部３０ｂを、下部の担体支持板３１の下方に生物処理を行った生物処理水を導出する生物処理水導出部３０ｃをそれぞれ備えるとともに、密閉容器３０ａの下部には、前記生物担体３２を流動状態とするための空気を噴出する散気手段３３が設けられている。

密閉容器３０ａの濾過水流入部３０ｂは、前記経路７７を介して前記前濾過装置２０に、生物処理水導出部３０ｃは経路８２及び生物処理水導出弁８２ａを介して前記後濾過装置４０にそれぞれ接続されている。また、密閉容器３０ａの天井部には、監視窓３４と、排気弁３５と、背圧弁３６と、レベルセンサ３７とが設けられ、前記背圧弁３６によって密閉容器３０ａ内は３０ｋＰａ程度の内圧に維持され、さらに、前記排気弁３５により吸排気できる構造となっている。また、レベルセンサ３７によって水位を検知し、検知した水位に応じて排気弁３５を開閉することにより水位を一定に保つようにしている。

密閉容器３０ａの下部には、ドレン排出部３０ｄが設けられ、該ドレン排出部３０ｄと前記生物処理水導出部３０ｃとは、ドレン排出弁３０ｅと前記生物処理水導出弁８２ａの開閉操作によって切り替わり、生物処理水は前記経路８２を介して前記後濾過装置４０に送液される。また、前記散気手段３３は、下方の担体支持板３１の上面又は下面に設けられ、この散気手段３３には、密閉容器３０ａの下方に設けられた前記散気ブロワ７５に接続された散気管３０ｆから空気が供給される。

各担体支持板３１は、直径８ｍｍ程度の複数の穴を備えたパンチングメタル等で形成されている。生物担体３２は、比重１程度で、大きさが３〜２０ｍｍ程度の各種担体を任意に選択できるが、例えば、直径１０ｍｍ，長さ１０ｍｍ程度の中空円筒状に形成された発泡ポリプロピレン製で、比重が０．９５〜１．０５の範囲の生物担体を使用することができる。さらに、生物担体３２の充填量を流動化層の約７０〜８０％とすることで、担体同士の擦れ合いが起こり、生物膜の肥大化を防止することができ、流動化した生物担体３２が担体支持板３１に衝突することにより、担体支持板３１が閉塞することも防止できる。また、担体支持板３１は、密閉容器３０ａの内部を上下に仕切るように設けずに、密閉容器３０ａへの流入部や流出部のそれぞれを覆うように設けることも可能である。例えば、濾過水流入部３０ｂの先端部にパンチングメタルで形成した筒状体等を取り付けることにより、密閉容器３０ａの内部上方の全面に担体支持板を設けることなく、濾過水流入部３０ｂからの生物担体３２の流出を防止することができる。

なお、本形態例では、生物膜リアクター３０を、上部に濾過水流入部３０ｂを、下部に生物処理水導出部３０ｃをそれぞれ設けた下向流方式としたが、下部の担体支持板３１の下方に濾過水流入部３０ｂを、上部の担体支持板３１の上方に生物処理水導出部３０ｃをそれぞれ設けた上向流方式の生物膜リアクターを採用することもできる。

後濾過装置４０は、図４に示されるように、密閉容器４０ａと、該密閉容器４０ａの内部上方に設けられたスクリーン４１と、該スクリーン４１の上方に設けられた生物処理水流入部４０ｂと、密閉容器４０ａの内部下方に設けられた通水構造を有する濾材支持板４２と、該濾材支持板４２の下方に設けられた濾過水導出部４０ｃと、濾材支持板４２とスクリーン４１との間に充填される濾材４３と、密閉容器４０ａの中央部分に配設されたスクリューリボン型撹拌機４４と、スクリューリボン型撹拌機４４の回転軸４４ａに取り付けられ、前記スクリーン４１の上面に摺接してスクリーン４１に捕捉された夾雑物を掻取るスクレーパー４５と、スクリーン４１の周囲に設けられたスクリーンかす排出部４０ｄと、密閉容器４０ａの下部に設けられた逆洗水導入部４０ｅ及び、洗浄排水排出部４０ｆとを備えている。

前記密閉容器４０ａの上方に設けられた生物処理水流入部４０ｂは、前記経路８２を介して前記生物膜リアクター３０に、密閉容器４０ａの下方に設けられた前記濾過水導出部４０ｃは、経路８３及び送液弁を介して前記塩素混和槽５０がそれぞれ接続されている。密閉容器４０ａの天井部には、吸・排気管４６と、レベルセンサ４７と、スクリューリボン型撹拌機４４の駆動装置４８が設けられ、駆動装置４８には、スイベルジョイント４９を介して密閉容器４０ａ内に突出する回転軸４４ａが連結され、前記スイベルジョイント４９には回転軸４４ａに空気を送る空洗管７８ｂが連結されている。また、密閉容器４０ａの下部に設けられた前記逆洗水導入部４０ｅと洗浄排水排出部４０ｆとは、排出弁４０ｇと導入弁４０ｈとを切り替え開閉することにより切り替わり、逆洗水は、経路８４及び前記逆洗ポンプ７３を介して前記塩素混和槽５０から供給され、洗浄排水は洗浄排水排出部４０ｆ、排出弁４０ｇ及び経路８５を介して前記取水部１０に戻される。

スクリューリボン型撹拌機４４の回転軸４４ａは空気通路を有する中空部材によって形成されており、該回転軸４４ａの周壁からは径方向に複数のスクリュー支持部材４４ｂが突出してスクリューリボン４４ｃを支持している。該スクリュー支持部材４４ｂは、内部に前記回転軸４４ａの空気通路に連通する空気通路を有する中空部材で形成されており、スクリュー支持部材４４ｂの下部や側方部分には、スイベルジョイント４９から各空気通路を介して供給される空気を噴出する複数の散気孔４４ｄが設けられている。すなわち、このスクリューリボン型撹拌機４４は、回転するスクリューリボン４４ｃによって濾材４３を撹拌する撹拌手段と、散気孔４４ｄから空洗用空気を噴出する散気空気供給手段とを兼ねている。なお、空洗管７８ｂを、回転軸４４ａの下端部の中心にスイベルジョイントを介さずに上向きに挿入した状態とすることも可能であり、これにより、空洗管７８ｂと回転軸４４ａとの接続構造を簡素化することができる。

スクリーン４１は、中心部が密閉容器４０ａの天井部側に突出する円錐状に形成され、中央には前記回転軸４４ａの挿通孔が形成されている。また、スクリーン４１の外周には、夾雑物をスクリーンかす排出部４０ｄにガイドするための凹溝４１ａが形成されている。スクリーン４１に捕捉された夾雑物は、凹溝４１ａ、スクリーンかす排出部４０ｄ、経路８６及び排出弁８６ａを介して前記取水部１０に戻される。また、後濾過装置４０に用いられる濾材４３は、前濾過装置２０に用いられる濾材２３と同様のものを使用可能であり、例えば前記不織布を使用することができる。

塩素混和槽５０は、貯槽５０ａと、撹拌装置５０ｂと塩素貯留タンク５０ｃとを備えた周知のもので、塩素処理を行った処理水は、給水ポンプ７２及び経路８７を介して給水装置６０に導入され、該給水装置６０から経路８８に送液される。また、塩素混和槽５０の処理水の一部は、前記逆洗ポンプ７３を介して前濾過装置２０及び後濾過装置４０に送られ、逆洗水として利用される。

このように形成した排水処理装置１を用いて原水を処理する際には、まず前濾過装置２０の送液弁を開、吸排気弁を閉、空洗弁を閉とし、スクリーンかす排出弁８０ａは適宜開閉状態とする。原水は、原水ポンプ７１によって取水部１０から汲み上げられ、経路７６を通って前濾過装置２０の原水流入部２０ｂに供給される。原水流入部２０ｂから密閉容器２０ａ内に流入した原水は、密閉容器２０ａに流入し、例えば円筒形の密閉容器２０ａの接線方向に流入して旋回流を形成し、スクレーパー２４を回転させる。原水中の比較的大きな夾雑物は、原水がスクリーン２１を通過する際に、該スクリーン２１の上面に捕捉される。捕捉された夾雑物はスクレーパー２４によって中央に掻き寄せられ、スクリーンかす排出部２５内を流下し、スクリーンかす排出弁８０ａが開いたときにスクリーンかす排出部２５から排出され、経路８０を介して前記取水部１０に戻される。このスクリーンかす排出弁８０ａの開閉は、タイマーやスクリーン２１での差圧により行うことができる。スクリーン２１を通過した原水は、スクリーン２１と濾材支持板２２との間に充填された濾材２３の層を通過することにより、原水中の細かい懸濁成分が捕捉され、原水ポンプ７１からの送水圧によって濾過水導出部２０ｃから経路７７を介して生物膜リアクター３０へ送液される。

また、タイマーや濾過抵抗（原水流入部２０ｂと濾過水導出部２０ｃとの差圧）の上昇により、前濾過装置２０の洗浄工程が開始される。洗浄工程では、まず、原水ポンプ７１を停止させ、送液弁を閉じ、レベルセンサ２９で容器内の水位を測定しながらスクリーンかす排出弁８０ａを開、吸・排気管２８の吸排気弁を開とし、密閉容器２０ａの上部に２００ｍｍ程度の空間ができるまで水位を下げてスクリーンかす排出弁８０ａを閉とする。次に、経路７８の空洗弁を開くとともに空洗ブロア７４を運転し、例えば空洗速度２ｍ／分で３分間程度の空洗を行う。次いで、吸排気弁を閉、空洗弁を開、スクリーンかす排出弁８０ａ及び洗浄排水弁８１ａを開とし、空洗ブロワ７４を運転しながら排水する。さらに、吸排気弁、空洗弁、スクリーンかす排出弁８０ａ、洗浄排水弁８１ａを開、送液弁を閉とした状態で空洗ブロワ７４を運転し、さらに逆洗ポンプ７３を、例えば、水洗速度１ｍ／分で４分間程度運転し、前濾過装置２０の空洗と逆洗とを行う。このような洗浄工程が終了したら、水張りを行って所定時間静置した後、濾過工程を再開する。

前濾過装置２０での濾過工程では、原水の流入を密閉容器２０ａの接線方向にすることで、スクレーパー２４を回転させてスクリーンかすを掻き寄せ、ホッパー状に形成したスクリーン２１からスクリーンかす排出部２５に良好に排出させることができるので、粗大な夾雑物が多く流れ込むことがあっても、安定した濾過を行うことができる。なお、スクレーパー２４を原水の流れで回転させずに、モータ等の駆動装置で適宜回転させるようにしてもよい。また、濾材２３をＳＳ抑留量の多い不織布で形成することにより、濾過継続時間を長くすることができるとともに高速濾過が可能となる。さらに、前濾過装置２０を密閉構造とすることにより、空洗ブロワ７４によって短時間且つ確実な空洗及び排水ができる。

前濾過装置２０で濾過処理された濾過水は、ドレン排出弁３０ｅを閉、生物処理水導出弁８２ａを開とした生物膜リアクター３０の濾過水流入部３０ｂに経路７７を介して送られる。生物膜リアクター３０は、前記背圧弁３６の開閉により密閉容器３０ａ内を３０ｋＰａ程度の内圧に維持するとともに、必要に応じて排気弁３５を開とすることで容器内の水位が所定水位に保たれる。また、散気ブロワ７５から散気管３０ｆ、散気手段３３を介して生物担体３２に空気が供給される。

前記前濾過装置２０で濾過された濾過水は、担体支持板３１，３１の間に充填された生物担体３２の層を通過し、生物処理されて生物処理水導出部３０ｃから導出される。また、排水処理装置の停止時等、必要に応じてドレン排出弁３０ｅを開、濾過水導出弁８２ａを閉とすることにより、ドレンを排出することができる。

この生物膜リアクター３０では、比重が１程度の生物担体３２を使用していることから、散気によって生物担体３２が良好に流動し、濾床の閉塞を防止しながら活性の高い濾床を維持することができるとともに、濾床を洗浄する必要もない。また、この生物担体３２の流動により、担体支持板３１，３１が擦られ、担体支持板３１，３１の閉塞を有効に防止することができる。さらに、密閉容器３０ａ内を３０ｋＰａに保持していることから、後続する後濾過装置４０への生物処理水の供給を良好に行え、また、圧力下の曝気であることから、水深を浅くしても、空気溶解効率を高くすることができる。

生物処理水は、生物処理水導出部３０ｃから導出され、排出弁４０ｇ、導入弁４０ｈを閉、送液弁を開とした後濾過装置４０の濾過水流入部４０ｂに経路８２を介して導入される。濾過水流入部４０ｂから流入した生物処理水は、スクリーン４１を通過する際に夾雑物が捕捉され、スクリーン４１と濾材支持板４２との間に充填された濾材４３の層を通過することにより、懸濁成分が濾別される。

また、タイマーや濾過抵抗（濾過水流入部４０ｂと濾過水導出部４０ｃとの差圧）の上昇により、後濾過装置４０の洗浄工程が開始される。洗浄工程では、生物処理水導出部３０ｃからの送液を停止し、スクリーンかすの排出弁８６ａを開としてレベルセンサ４７により容器内を空洗水位に設定した後、排出弁８６ａを閉、吸・排気管４６の吸排気弁を開とし、空洗管７８ｂの空洗弁を開とするとともに空洗ブロア７４と、スクリューリボン型撹拌機４４の駆動装置４８とを運転する。スクリューリボン型撹拌機４４の回転数を毎分約１〜２０回転程度とし、濾材４３を撹拌しながら、スクリューリボン型撹拌機４４の複数の散気孔４４ｄから濾材４３に空気を送って空洗する。さらに、吸排気弁、空洗弁、スクリーンかすの排出弁８６ａ、排出弁４０ｇを開、経路８２の送液弁を閉とし、空洗ブロワ７４と逆洗ポンプ７３を運転し、空洗するとともに逆洗する。また、スクリューリボン型撹拌機４４の回転に伴ってスクレーパー４５が回転し、スクリーン４１に捕捉された夾雑物が外周側の凹溝４１ａに集められ、スクリーンかす排出部４０ｄから経路８６を介して前記取水部１０に戻される。このような洗浄工程が終了したら、水張りを行って所定時間静置した後、濾過工程を再開する。

このように、後濾過装置４０では、スクリューリボン型撹拌機４４を回転させながら回転軸４４ａに空気を供給し、スクリュー支持部材４４ｂの散気孔４４ｄから空気を噴出させることにより、水平方向及び垂直方向の空洗を行うことができ、撹拌の効果と相俟って少ない空気量で効果的に濾材４３の空洗を行うことができる。また、スクレーパー４５を回転軸４４ａとともに回転させることから、夾雑物が多く流入することがあっても，スクリーン４１の目詰まりを防止して安定した濾過運転を行うことができる。また、密閉構造であることから、空洗ブロワ７４による短時間且つ確実な排水ができる。

なお、散気孔４４ｄは、全てのスクリュー支持部材４４ｂに設ける必要はなく、最下部の１本のスクリュー支持部材４４ｂのみに散気孔４４ｄを設けても十分な効果が得られる。また、必要に応じて、最下部の１本のスクリュー支持部材４４ｂと同じ水平レベルで、回転軸４４ａを挟んで対称の位置にスクリュー支持部材４４ｂと同一形状の管を取付け、ここに散気孔４４ｄを設けることもできる。さらに、回転軸４４ａを濾材支持板４２の下方まで突き出し、ここに、散気孔４４ｄを有する管を水平方向に取り付けることで、濾材支持板４２の空気洗浄を行うことも可能である。但し、各スクリュー支持部材４４ｂにおける液深がそれぞれ異なることから、スクリュー支持部材４４ｂの基部に調圧装置を設けて上下各スクリュー支持部材４４ｂの散気孔４４ｄから均等に散気できるようにすることが好ましく、また、調圧装置により、下方の散気孔４４ｄからの散気量を上方の散気孔４４ｄからの散気量に比べて多くするなどの調整を行うこともできる。

さらに、スクリュー支持部材４４ｂの基部に逆止弁を設け、回転軸４４ａ内に容器内の液が浸入しないようにすることが好ましく、前記調圧装置として逆止弁の機能を有する調圧装置を用いることもできる。また、散気孔４４ｄは、直径１〜５ｍｍ程度のキリ穴でもよいが、スリットで形成することもでき、散気孔４４ｄに逆止弁の機能を有する散気装置を取り付けることも可能である。

後濾過装置４０で濾過された濾過水は、経路８３を介して前記塩素混和槽５０に送られ、塩素貯留タンク５０ｃから塩素注入ポンプ５０ｄで注入された次亜塩素酸ナトリウム水溶液等の塩素剤とともに、撹拌装置５０ｂで良く混合される。塩素処理された水は、給水ポンプ７２及び経路８７を介して給水装置６０に導入され、調圧用コンプレッサー６０ａで圧力が調整され、処理水として経路８８に送液される。

本発明の排水処理装置は上述のように形成されることにより、前濾過装置２０，生物膜リアクター３０、後濾過装置４０の構造をシンプルにでき、処理水量２０〜１００ｍ３／日規模ならばコンパクトで且つ安価な装置を提供することができる。また、原水を原水ポンプ７１の送水圧で前濾過装置２０から生物膜リアクター３０を介して後濾過装置４０へ順次供給できることから、後工程へ送水するための水頭を確保する必要がなくなり、各装置の高さを低く、例えば３ｍ以下に抑えることができる。これにより、排水処理装置全体を工場で製作し、そのまま現場まで運搬することが可能になり、工事期間の短縮、製造コストの削減を図ることができる。

さらに、原水ポンプ７１の圧力で原水を前濾過装置２０から塩素混和槽５０まで送液する構造となっていることから、中継槽や中継ポンプが不要となり、制御が容易になるとともに、排水処理装置をコンパクトにすることができ、車載型の装置にすることもできる。これにより、河川、湖沼、公園内の池等の浄化装置として、あるいは浚渫時の泥水処理として、比較的短期間の利用にも採用することができる。

また、下水の中継ポンプ場で雑用水を製造するために使用するときは、濾過装置の洗浄操作で排出される排水を流入下水が流れる取水部に戻してもまったく問題はないが、河川等の浄化、泥水処理を行う場合は、洗浄排水を一時的に貯留し、凝集沈殿，脱水等を行う汚泥処理装置を付加することが好ましい。また、ビルや工場内の雑用水製造や排水処理にも適用できる。

本形態例に例示した本発明の排水処理装置は、塩素混和槽の水位によって原水ポンプの運転を制御し、原水ポンプの運転に合わせて各装置を運転することが好ましい。また、夜間の休止や、日・祭日、あるいは連休による休止期間には、生物リアクターの活性の維持、凍結防止、汚泥の腐敗等を考慮し、自動的に間欠的な運転を行って捨水する待機モードを組み込むと好適である。待機モードでは、生物膜リアクターの曝気量を通常の３分の１程度に絞り込んでランニングコストの削減を図ることができる。

また、後濾過装置におけるスクリューリボンはシングル構造のものに限らずダブル構造のものでも良く、装置が大きくなる場合には、内外に複数のリボンを設けると効果的である。さらに、回転軸に薬液やスチームを供給することによって薬液洗浄やスチーム洗浄等も可能であり、効果的に薬液や熱を伝えることができ、滅菌効果を高めることができる。

さらに、滅菌処理は、次亜塩素酸ナトリウム水溶液などの塩素剤を注入する方式として、残留塩素により滅菌効果の持続を図っているが、使用する目的によっては、ＵＶ滅菌等を行ってもよい。

また、取水部１０から取水した原水が夾雑物や懸濁物質を含んでいない場合には、前濾過装置２０を省略しても生物膜リアクター３０の運転にはほとんど影響がないため、前濾過装置２０を省略して排水処理装置の更なる小型化、簡素化を図ることができる。さらに、装置高さに特に制限がなく、各容器を高く形成して適当な水頭が得られる場合には、前濾過装置２０、生物膜リアクター３０及び後濾過装置４０を密閉容器で形成する必要はなく、容器上部を開放させるようにしてもよい。また、前濾過装置２０のスクレーパー２４は、モータ等の駆動装置で回転させるようにしてもよい。

図５は、後濾過装置として使用する濾過装置の他の形態例を示す縦断面図である。なお、以下の説明において、前記形態例に示した各構成要素と同一の構成要素には、それぞれ同一符号を付して詳細な説明は省略する。

本形態例に示す濾過装置は、濾材４３として比重が大きな砂を使用した砂濾過装置に適用した例を示している。濾材４３の比重が大きい場合は、容器４０ａ内の濾材充填部より上方に洗浄排水を排出するための排水トラフ４１ｂ及び排水管４１ｃを設けおけばよく、スクリーンや濾材支持板を省略することができる。また、図示は省略するが、濾材４３として比重が１程度の不織布を使用するときには、前記排水トラフ４１ｂ及び排水管４１ｃから濾材４３が流出しないように、容器上部の適宜な位置に濾材支持板を設けておけばよい。

図６及び図７は、前記前濾過装置や後濾過装置の断面平面図を示すものであって、図６は濾過装置９０の濾過容器９０ａとして円筒形の容器を使用した例を、図７は角筒形の濾過容器９０ｂを使用した例をそれぞれ示している。このように、前濾過装置や後濾過装置の濾過容器には、円筒形や角筒形をはじめとして各種形状のものを任意に用いることができる。このとき、処理量や濾材の種類、濾過容器９０ａ，９０ｂの高さ等の条件、さらに、スクリューリボン型撹拌機を備えた後濾過装置ではスクリューリボン型撹拌機の直径と濾過容器９０ａ，９０ｂの内面との距離を適切に設定することにより、濾過容器の形状に関係なく同等の濾過性能を得ることができる。また、角筒形の濾過容器の場合、必要に応じて容器コーナー部に仕切部材を設けて水平断面形状を円筒形に近付けるようにしてもよい。

また、図８は濾過池内に複数の濾過装置を設置した例を示している。大都市における大規模な下水処理場では、急速砂濾過設備として水平断面積５０ｍ２（７．１ｍ×７．１ｍ）のコンクリート製の濾過池が設けられていることが多い。このような濾過池９１に前述の後濾過装置４０を適用する場合、スクリューリボン型撹拌機４４の直径は、公道上の搬送を考慮すると最大で２８００ｍｍ程度となることから、濾過池９１の内部を仕切板９２によって４個の区画９３に分割し、各区画９３内にそれぞれスクリューリボン型撹拌機４４等の後濾過装置に必要な機材を設置する。仕切板９２は、各区画９３を完全に仕切って各区画９３を独立させた状態としてもよいが、濾材を通過させずに通水性を有する多孔板やネットで仕切板９２を形成することにより、濾材の分布を平均化して濾過池９１内における濾過処理を安定して行うことができる。なお、濾材の種類や濾床高さ等の条件によっては仕切板９２を省略することもできる。また、濾過池９１内の水の流れを考慮して隣接するスクリューリボン型撹拌機４４の回転方向を逆方向に設定することもできる。

図８に示すように、複数の濾過池９１を有する設備の場合、濾材の洗浄は１池ずつ順番に行うようにする。洗浄頻度は、原水の性状や濾過速度等の条件によって異なるが、通常は１日あたり２〜４回程度であるから、逆洗ポンプや空洗ブロワ等の洗浄設備は、４〜８池に対して一式設ければよいことになる。これを１系列とすれば、１系列あたりの処理水量は200,000〜400,000ｍ３／日となる。大都市における下水処理場の処理規模は、200,000〜1,000,000ｍ３／日程度であることから、１〜３系列で対応可能となる。

なお、図８では後濾過装置４０を適用した例を挙げたが、前述の前濾過装置２０も同様にして適用可能である。このように、既存のコンクリート躯体の濾過池に対しても、濾過池内を仕切板によって適当な大きさに区画することで本発明の濾過装置を適用可能であるから、大掛かりな工事を行うことなく低コストで既存設備の濾過機能を改善することができ、処理水量の増加等を図ることができる。

１…排水処理装置、１０…取水部、２０…前濾過装置、２０ａ…密閉容器、２０ｂ…原水流入部、２０ｃ…濾過水導出部、２１…スクリーン、２２…濾材支持板、２３…濾材、２４…スクレーパー、３０…生物膜リアクター、３０ａ…密閉容器、３０ｂ…濾過水流入部、３０ｃ…生物処理水導出部、３１…担体支持板、３２…生物担体、３３…散気手段、４０…後濾過装置、４０ａ…密閉容器、４０ｂ…濾過水流入部、４０ｃ…濾過導出部、４１…スクリーン、４２…濾材支持板、４３…濾材、４４…スクリューリボン撹拌機、４５…スクレーパー、５０…塩素混和槽、９０ａ，９０ｂ…濾過容器、９１…濾過池、９２…仕切板

Claims

原水を好気性微生物担体に接触させて生物処理する生物膜リアクターと、該生物膜リアクターから導出される生物処理水の濾過処理を行う後濾過装置とを備えた排水処理装置において、前記生物膜リアクターは、密閉容器の内部上方及び内部下方にそれぞれ設けた担体支持板と、両担体支持板間に充填された比重が０．９５〜１．０５の範囲の生物担体と、上部の担体支持板の上方及び下部の担体支持板の下方にそれぞれ設けられた原水流入部及び処理水導出部と、前記生物担体を散気によって撹拌する散気手段とを備えた流動床式生物膜リアクターであり、前記後濾過装置は、密閉された濾過容器の内部下方に設けられた濾材支持板と、該濾材支持板の上部に充填された濾材と、前記濾過容器の中央部に設けられた濾材撹拌用のスクリューリボン型撹拌機と、前記濾材の充填部より上方に設けられた生物処理水流入部と、前記濾過容器の下方に設けられた逆洗水導入部及び洗浄排水排出部とを備え、前記スクリューリボン型撹拌機は、内部に空気通路を有する回転軸と、該回転軸の周壁から径方向に突出してスクリューリボンを支持するとともに前記回転軸の空気通路に連通する空気通路を内部に有する複数のスクリュー支持部材と、該スクリュー支持部材に設けられた複数の散気孔と、前記回転軸の空気通路から供給された散気空気を前記スクリュー支持部材の空気通路を介して前記散気孔から散気する散気空気供給手段とを備え、前記原水は、原水ポンプにより圧送されて前記生物膜リアクター及び前記後濾過装置に順次供給されることを特徴とする排水処理装置。
請求項１記載の排水処理装置において、前記生物膜リアクターは、該生物膜リアクターの前段に原水の濾過処理を行う前濾過装置を備え、該前濾過装置は、密閉された濾過容器の内部上方に設けられたスクリーンと、該濾過容器の内部下方に設けられた濾材支持板と、該濾材支持板と前記スクリーンとの間に充填された濾材と、前記スクリーンに捕捉された夾雑物を掻取るスクレーパーと、該スクレーパーに掻取られた夾雑物を濾過容器外に排出するスクリーンかす排出部と、前記スクリーンの上方に設けられた原水流入部と、前記濾材支持板の下方に設けられた濾過水導出部と、前記濾過容器の下方に設けられた散気手段、逆洗水導入部及び洗浄排水排出部とを備え、前記原水は、原水ポンプにより圧送されて前記前濾過装置から前記生物膜リアクターを経て前記後濾過装置に順次供給されることを特徴とする排水処理装置。