JP6545857B1 - 散水ろ床の洗浄方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の散水ろ床の洗浄方法は、特に限定されることなく、下水などの被処理水の処理に用いられる散水ろ床を洗浄する際に用いることができる。そして、本発明の散水ろ床の洗浄方法は、ろ材に対する生物付着量(Bm)を測定する測定工程と、ろ材を洗浄する洗浄工程と、を含む。さらに、本発明の散水ろ床の洗浄方法は、洗浄工程にて、生物付着量(Bm)が所定の洗浄選択生物付着量(Bw)超である場合にろ材を撹拌洗浄し、生物付着量(Bm)が洗浄選択生物付着量(Bw)以下である場合にろ材を浸漬洗浄することを特徴とする。
ここで、本発明の散水ろ床の洗浄方法を用いて洗浄される散水ろ床は、例えば図1に示すような構成を有している。具体的には、図1に示す散水ろ床100は、水槽10内に、スクリーン20と、スクリーン20で支持され、且つろ材層上端面32の高さまで充填された複数のろ材31からなるろ材層30と、ろ材層30に対して空気を送気する曝気装置40と、ろ材層30の上方に設置されて被処理水をろ材層30に散布する散水機50とを備えている。そして、散水機50には、流量計51及び被処理水弁52を有する被処理水配管53が接続されている。また、散水ろ床100の水槽10は、スクリーン20よりも下側に設けられた流出口を有している。そして、流出口には、弁61を有する配管60が接続されている。なお、図示しないが、配管60は、図示した領域よりも下流側で、三方弁等を介して処理水配管と洗浄水配管とに分岐していても良い。さらに、水槽10は、連結部が開口となっており、水槽10内に水が溜められた場合に、その水位を示すことができる連結管70、及び当該連結管70に取り付けられた水位計71を備えている。
本明細書において、ろ材31の平均比重は100個のろ材について、質量(g)/体積(cm3)を算出した場合の個数平均値を意味する。
なお、この一例では散水機50を用いて洗浄液としての被処理水を貯留できるようにしたが、散水ろ床100は、被処理水以外の洗浄水(例えば、再生水、中水、河川水、水道水、工業用水、及び薬液等)を、流量計51を通過させて水槽内に供給する配管を備えていても良い。
具体的には、散水ろ床100では、被処理水弁52及び弁61を開いた状態で、散水機50を介して被処理水をろ材層30へと散布し、被処理水を処理する。より具体的には、散水ろ床100では、被処理水配管53及び散水機50を介してろ材層30へと散布された被処理水中の有機物等が、ろ材層30に存在する微生物(例えば、ろ材31の表面等に形成された生物膜中に存在しうるBOD酸化細菌及びアンモニア酸化細菌等)によって好気的に生物処理される。また、被処理水中に含まれていた固形物が、ろ材層30で捕捉される。そして、ろ材層30で被処理水を処理して得られた処理水は、配管60を介して散水ろ床100の外へと排出される。
ここで、散水ろ床100において被処理水の処理を継続すると、ろ床蠅及びサカマキ貝等が発生することや、ろ材31に対して微生物が過剰に付着して生物膜が過剰に厚膜化することに起因して、水処理性能の低下が起こり得る。そこで、本発明の散水ろ床の洗浄方法に従ってろ材層30を構成するろ材31を洗浄する。ろ材31の洗浄にあたり、本発明の散水ろ床の洗浄方法では、まず、ろ材に対する生物付着量(Bm)を測定する測定工程を実施し、かかる測定工程で得られた生物付着量(Bm)の値に基づいて、撹拌洗浄と浸漬洗浄とを切り替えて実施する洗浄工程を実施する。なお、測定工程及び洗浄工程の実施頻度は、季節や被処理水の属性等に応じて任意に設定することができる。
測定工程では、ろ材に対する生物付着量(Bm)を測定する。測定工程における生物付着量(Bm)の測定方法は、特に限定されない。測定方法としては、例えば、ろ材層30の質量変化を検出する方法、及びろ材層30における空隙率に基づく測定方法等が挙げられる。中でも、簡便性及び測定精度の観点から、空隙率に基づく測定方法が好ましい。
測定工程の実施時点でのろ材層30の空隙率(VRo)及び所定の空隙率設定値(VRi)の差分を、ろ材層30における生物付着量(Bm)とすることができる。所定の空隙率設定値(VRi)は、例えば、運転前のろ材層30の空隙部体積(V2)及び水槽10の一部容積(V1)を用いて、式:V2/V1×100(%)として求めることができる
。なお、所定の空隙率設定値(VRi)の値は、「式:V2/V1×100(%)」によって算出される値のみに限定されるものではなく、散水ろ床100の運転を継続していく段階において、適宜補正することができる。
とも一部を含む部分の容積に相当する。また、例えば、一部容積(V1)は、ろ材層30の底面から上端面までの位置に相当する、水槽10の一部容積であり得る。この場合、一部容積(V1)は、ろ材層30の底面位置に相当するスクリーン20から、ろ材層上端面32の高さまでの、水槽10の容積に相当する。また、例えば、一部容積(V1)は、ろ材層30の高さの一部に相当する部分を含む、水槽10の一部容積であっても良い。なお、一部容積(V1)は水槽10の内側形状が単純な形状の場合には、計算に基づいて算出することができる。勿論、一部容積(V1)の測定にあたり、ろ材31を充填しない状態で、水槽10内に水を流入させたときの、所定区間における累積流入水量として計測することも可能である。なお、この際に用いる水としては特に限定されることなく、被処理水、再生水、中水、河川水、水道水、及び工業用水等を使用することができる。また、「所定区間」とは、ろ材層30の少なくとも一部を含む限りにおいて特に限定されることなく、あらゆる区間であり得る。例えば、ろ材層30の「少なくとも一部」である所定区間とは、ろ材層30の下端面よりも上側、及び、ろ材層30の上端面よりも下側の少なくとも一方を一端とする区間であり得る。中でも、図3に示すように、スクリーン20(即ち、ろ材層30の下端面)から、ろ材層上端面32までの高さをHとした場合に、ろ材層30の下端面からH/40以上H/10以下の高さ範囲に含まれる1つの測定開始高さ(Hs)と、ろ材層上端面32からH/40以上H/10以下の範囲に含まれる1つの測定終了高さ(He)とにより区画される区間hであることが好ましい。なお、図3における縮尺、各構成部間の位置関係等は、これに限定されるものではない。「所定区間」の上下限を、ろ材層30の底面付近及び上端面付近を含まないように設定することで、繰り返し使用等に起因するろ材31の劣化、及びろ材31自体の自重等に起因して圧密等が発生することにより、測定工程を経て得られる各種測定値の精度が低下することを効果的に抑制することができるからである。特に、ろ材層30の下端面付近の領域を「所定区間」に含まないようにすることで、圧密等に起因する空隙体積の変化の、測定値に対する影響を低減することができる。また、ろ材層30の上端面32付近の領域を「所定区間」に含まないようにすることで、圧密及びろ材31の劣化等に起因するろ材層30の高さの変化によって、測定値に誤差が生じることを低減することができる。さらにまた、ろ材層30の「全部」ではなく「少なくとも一部」を累積流入水量の算出対象領域とすることで、測定工程に要する時間を短縮することができる。
述した通り、水槽10の一部容積(V1)を求めるという観点からすると、水槽10の内
部形状が円筒形等の単純な形状である場合には、高さ(He−Hs)に対して、水槽10の断面積を乗じることで、水槽10の一部容積(V1)を求めることも勿論可能である。
様である。
に基づいて、式:V2/V1×100(%)に従って算出される所定の空隙率設定値(VRi)は、ろ材31に対して生物膜が全く付着していない状態における、ろ材層30における空隙の割合(%)を示している。また、水槽10の一部容積(V1)及び測定工程の
実施時点でのろ材層空隙部体積(V3)に基づいて、式:V3/V1×100(%)に従って算出される空隙率(VRo)は、ろ材31に対して生物膜が付着している状態における、ろ材層30における空隙の割合(%)を示している。従って、空隙率(VRo)と所定の空隙率設定値(VRi)との差分を求めることで、ろ材31に対して付着した生物膜等によって、ろ材層30における空隙率がどの程度減少したかを把握することができる。減少した空隙の分だけ、生物膜等の量が増えているということになり、従って、(VRo−VRi)の値は、ろ材層30の状態を直接的に表す指標であるといえる。なお、(VRo−VRi)の値には、生物膜の厚膜化だけではなく、ろ材層30にて捕捉された被処理水中の固形分量や、ろ材層30中にて発生したろ床蠅の幼虫やサカマキ貝等の影響も反映されうる。
洗浄工程ではろ材31を洗浄する。より具体的には、洗浄工程では、上述した測定工程にて得た生物付着量(Bm)が所定の洗浄選択生物付着量(Bw)超である場合にろ材31を「撹拌洗浄」し、生物付着量(Bm)が所定の洗浄選択生物付着量(Bw)以下である場合にろ材31を「浸漬洗浄」する。ここで、「洗浄選択生物付着量(Bw)」とは、洗浄工程における洗浄方法を選択する際の閾値となる値である。以下、洗浄工程における洗浄操作、及び、洗浄選択生物付着量(Bw)の設定方法について具体的に説明する。なお、例えば、上述した測定工程にて、洗浄水の累積流入水量に基づいて、生物付着量(Bm)を測定した場合には、以下に説明する「洗浄操作」における洗浄水を流入させる操作は、測定工程にて洗浄水を水槽10に対して流入させる操作にて代用することができる。即ち、測定工程にて、空隙率を用いた測定方法にて生物付着量(Bm、即ち、VRo−VRi)を得た場合には、測定工程にて用いた洗浄水を、そのまま洗浄工程にて用いることができる。このような態様は、水処理の効率性等の観点から、非常に有利且つ合理的である。
――浸漬洗浄
まず、散水ろ床100を浸漬洗浄する場合には、配管60に設けられた弁61を閉じた後に、散水機50を用いて水槽10内に洗浄液としての被処理水をろ材層30を超える高さまで流入させる。次いで散水機50からの被処理水の散水を停止して、所定の時間(例えば、12時間)にわたり、ろ材層30を浸漬させる。そして、所定時間経過後に弁61を開いて、水槽10内に貯留してあった被処理水を排水し、排水が終われば散水機50からの散水を開始して散水ろ床100の運転を再開する。このように、浸漬洗浄は、水槽10内に水を張り一定時間保持した後に排水するという洗浄方法であり、蝿の卵及び幼虫並びに貝の卵等の駆除効果があるが、ろ材31を搖動させないためろ材31からの生物膜の剥離は少ない、弱い洗浄方法である。
次に、図4を参照して、散水ろ床100を撹拌洗浄する場合について説明する。図4は散水ろ床100を空気曝気により撹拌洗浄している状態を示している。配管60に設けられた弁61を閉じた後に、散水機50を用いて水槽10内に洗浄液としての被処理水をろ材層30を超える高さまで流入させ、次いで散水機50からの被処理水の散水を停止する。続いて曝気装置40から空気を噴出させて曝気を行いその空気の浮上力によりろ材31を流動させる。このように、撹拌洗浄はろ材に付着して厚膜化した生物膜の一部、ろ材層30に蓄積した汚泥、固形分、蝿の卵、蠅の幼虫、貝、及びその卵等を除去することができる、強力な洗浄方法である。
洗浄選択生物付着量(Bw)は、散水ろ床100の水処理性能を良好に維持しつつ散水ろ床100を運転していく上で、非常に重要な閾値である。かかる洗浄選択生物付着量(Bw)は、例えば、ろ材層30における空隙率に基づいて生物付着「量」を算出する場合には、空隙率に基づいて算出される生物付着量である「生物付着率」と、散水ろ床の水処理性能との関係に基づいて、決定することができる。なお、図5及び図6を参照した説明における「生物付着率」は、上述した「空隙率(VRo):測定工程の時点におけるろ材層30の空隙率と空隙率設定値(VRi):運転前のろ材層30の空隙率との差分」に相当する。図5は、水槽断面積56.25m2、ろ材充填高さ2.5mの散水ろ床における、生物付着率と溶解性BOD(Biochemical oxygen demand)除去量との関係を示すグラフであり、図6は同形状の散水ろ床における、生物付着率とアンモニア性窒素除去量の関係を示すグラフである。なお、図5〜6に示すグラフは、本発明者らが取得した、散水ろ床の処理性能の実測データである。実測データを取得した際の条件は、散水ろ床の水槽断面積56.25m2、ろ材充填高さ2.5mであり、被処理水が都市下水、処理水量が1100m3/日であった。
ろ材層の空隙率に基づいて得た生物付着率を利用した洗浄方法の選択について図7を参照して説明する。図7に、先に図5にかかる生物付着率と溶解性BOD除去量の関係を示すグラフに対して、洗浄選択生物付着量(Bw)である生物付着率10%を重ねて示す。図7より明らかなように、生物付着率10%を境界として、洗浄工程において実施すべき洗浄を浸漬洗浄と撹拌洗浄とで切り替える。
水槽断面積56.25m2、ろ材充填高さ2.5mの散水ろ床に対して、都市下水を1100m3/日の流量で流入させて処理を行った。未使用のろ材の平均比重は、1.03(100個の個数平均値)であった。洗浄選択生物付着量(Bw)は、空隙率に基づく生物付着率で、10%に設定した。洗浄工程にてろ材を撹拌洗浄する際の曝気強度は0.25m3/m2・分で一定とした。また、洗浄工程では、以下の基準に従って、VRd:(測定工程の実施時点での生物付着率(%)−10%)の値に応じて、撹拌洗浄と浸漬洗浄とを切り替え、更に、撹拌洗浄を行う場合には、曝気時間を自動的に変えることとした。
VRd≧15%:曝気5分
10%≦VRd<15%:曝気3分
5%≦VRd<10%:曝気2分
0%≦VRd<5%:曝気1分
VRd<0%:浸漬洗浄(曝気0分)
実施例1と同じ散水ろ床を用い、実施例1と同じ基準に従って下水処理を行った。
実施例2の実施期間は、下水の有機物濃度が比較的低い時期であった。散水ろ床により処理して得られた処理水のBODを測定すると、9.8mg/Lであった。また、処理水についてアンモニア性窒素の濃度を測定すると、6.5mg/Lと、比較的低濃度であった。そして、BOD及びアンモニア性窒素の濃度を測定した時点の直後に測定工程を行い、散水ろ床のろ材層について、空隙率に基づく生物付着量である生物付着率を測定すると、8.8%であった。そうすると、測定工程を実施した時点における生物付着率と、洗浄選択生物付着量(Bw)としての生物付着率10%との差は、−1.2%となる。そこで、上記規準に従い、洗浄方法として浸漬洗浄を選択し、曝気は行わなかった。その結果、ろ材に付着した微生物の剥離及び流出が抑制され、洗浄後に次第に処理水質が向上し、1週間後には処理水のBODが7.4mg/Lに、処理水のアンモニア性窒素濃度が4.5mg/Lに低下した。また、上記洗浄工程を行ったことで、洗浄前よりもろ床蠅及びサカマキ貝の発生数が明らかに少なく、ろ床蠅及びサカマキ貝の増殖が抑制されたことが確認された。
20 スクリーン
21 支柱
22 梁
30 ろ材層
31 ろ材
32 ろ材層上端面
40 曝気装置
50 散水機
51 流量計
52 被処理水弁
53 被処理水配管
60 配管
61 弁
70 連結管
71 水位計
80 ブロア
81 撹拌用空気配管
90 監視制御装置
100 散水ろ床
Claims (5)
- 複数のろ材よりなるろ材層を水槽内に有する散水ろ床の洗浄方法であって、
前記ろ材に対する生物付着量(Bm)を測定する測定工程と、
前記ろ材を洗浄する洗浄工程と、を含み、
前記洗浄工程にて、前記生物付着量(Bm)が所定の洗浄選択生物付着量(Bw)超である場合に前記ろ材を撹拌洗浄し、前記生物付着量(Bm)が前記洗浄選択生物付着量(Bw)以下である場合に前記ろ材を浸漬洗浄する、
散水ろ床の洗浄方法。 - 前記測定工程にて前記生物付着量(Bm)を測定するにあたり、前記ろ材層の空隙率(VRo)を測定し、所定の空隙率設定値(VRi)との差を求める、
請求項1に記載の散水ろ床の洗浄方法。 - 前記測定工程にて、前記空隙率(VRo)を、前記ろ材層に対して洗浄液を流入させた場合の、前記ろ材層の所定区間への累積流入水量に基づいて測定する、請求項2に記載の散水ろ床の洗浄方法。
- 前記ろ材層の前記所定区間は、前記ろ材層の高さをHとした場合に、前記ろ材層の下端面からH/40以上H/10以下の高さ範囲に含まれる1つの測定開始高さ(Hs)と、前記ろ材層の上端面からH/40以上H/10以下の範囲に含まれる1つの測定終了高さ(He)とにより区画される、請求項3に記載の散水ろ床の洗浄方法。
- 前記洗浄工程にて、
前記生物付着量(Bm)が前記洗浄選択生物付着量(Bw)超の場合に、洗浄選択生物付着量(Bw)との差(Bd=Bm−Bw)に基づいて前記撹拌洗浄の際の洗浄強度を調節することを含む、
請求項1〜4の何れかに記載の散水ろ床の洗浄方法。
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