JP6934403B2 - 散水式ろ床装置における散水装置 - Google Patents

Description

本発明は、産業廃水、上下水、河川水などの汚水を浄化する汚水浄化装置における散水装置に関し、より詳細には反応槽内にろ材塊（微生物保持担体）を積層状に堆積させた散水ろ床にて微生物を付着させ、該散水ろ床の上から汚水を散布し、浸透流下した処理水を槽外へ取り出す散水式ろ床装置における散水装置に関する。

汚水の浄化手法の一つとして、散水式ろ床装置は古くから利用されている。一般的な散水式ろ床装置は、反応槽と該反応槽の上方部に設けられた散水装置とから構成され、前記反応槽内には汚水に含まれる微生物を付着させる微生物保持担体が充填され、この微生物保持担体の集合体で散水ろ床が形成されている。
このような散水式ろ床装置は、電力消費が少なく、運転管理が容易で、汚泥発生量も少ないという長所がある。
その一方で、汚水を反応槽の散水ろ床上に均一に広面積に散布することが必要不可欠となる。

汚水を散水ろ床上に均一に広面積に散布する技術として、散水樋方式とノズル方式とが挙げられる。
散水樋方式は、散水ろ床の上部に、流出堰を設けた樋（流下用散水樋）を配置し、樋から汚水を自然流下させ散水する方式である。
また、ノズル方式は、散水ろ床の上部に、円筒パイプ等からなる配管部材により分散させた汚水を噴出させるノズルを設けたパイプを配置し、該ノズルから汚水を散水する方式である。
そして、上記散水樋方式とノズル方式のいずれにおいても、反応槽上部の一定の位置に汚水を散水する部材（樋や配管部材）を配置する固定方式、汚水を散水する部材（樋や配管部材）を反応槽上部で自走させる自走方式、回転部材に汚水を散水する部材（樋や配管部材）を取り付け、樋や配管部材を反応槽上部で回転させる回転方式などがある（特許文献１）。
前記自走方式は、反応槽の上部に移動可能に固定枠を設け、該固定枠の一定の位置に流出堰を設けた樋や汚水を分散し噴出させるノズルを設けた円筒パイプ等からなる配管部材などの汚水を散水する部材を取付け、前記固定枠を反応槽上で移動させ、該固定枠に取り付けた樋や配管部材に設けたノズルから反応槽上部に汚水を散水する構造からなる。
一方、回転方式は、反応槽の上部に回転可能に回転軸を設け、該回転軸に一定の位置に汚水を散水する部材を取付け、前記回転軸を反応槽上で回転させ、該回転軸に取り付けた汚水を散水する部材に設けたノズルから反応槽上部に汚水を散水する構造からなる。

特開２０１５−１８８８７１号公報

しかし、散水樋方式においては、流出堰を設けた樋の末端から汚水を自然流下させる構造であり、流出堰が汚水中の沈殿物や生物膜の付着により閉塞し易いため、閉塞を解消するためには定期的な清掃作業等メンテナンスが必要であった。さらに、樋の流路途中や堰の閉塞のために各流出堰の流量がばらつくことによって汚水の均等分散が困難であった。
また、ノズル方式においては、配管部材にノズルが下向きに設けられている場合は、汚水に含まれているエアが上に移動しエア溜まりが生じるために、汚水の均等分散が困難であった。
そして、散水樋方式及びノズル方式のいずれの場合も、自走方式、回転方式を採用する場合は、動力源を必要とする場合があり、構造が複雑となるばかりでなくランニングコストや可動部分のメンテナンスが必要となる。
さらに、回転方式の場合、反応槽の断面形状は円形状が適しているが、浄化装置の設置場所を考慮した場合には、反応槽の断面形状を円形状ではなく矩形状にすることが適している場合があり、効率よく汚水の散水ができないという問題もあった。

本発明者らは上記課題を下記の手段により解決した。
（１）散水式ろ床装置の反応槽上方部に配設された汚水供給管と、該汚水供給管の上方に設けられ、かつ前記汚水供給管に接続された分岐管と、さらに該分岐管の上方に設けられた分配器とからなることを特徴とする散水式ろ床装置における散水装置。
（２）前記分配器が、筒状の分配器本体と、該分配器本体の底部に設けられた配水管と、前記分配器本体の上部に設けられた蓋と、前記分配器本体に孔設された分岐管挿入孔から挿入され前記分配器本体内に設けられたノズルからなることを特徴とする前記（１）に記載の散水式ろ床装置における散水装置。
（３）前記分配器（１４）の分配器本体 （１４ａ）又は該分配器本体（１４ａ）の上部に設けられた蓋（１４ｃ）の少なくとも一方が透明な材質で構成されてなることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の散水式ろ床装置における散水装置。
（４）前記ノズルが、ノズル本体と、該ノズル本体の先端に高さ調整可能に設けられた先端ノズルから構成されていることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれか１に記載の散水式ろ床装置における散水装置。

散水式ろ床装置の反応槽上方部に配設された汚水供給管と、該汚水供給管の上方に設けられ、かつ前記汚水供給管に接続された分岐管と、さらに該分岐管の上方に設けられた分配器とからなるので、汚水及び該汚水に含まれる気泡の流れが常に水平または上向きとなる構造となり、さらに汚水を散水する末端ノズルが最も高い位置に上向きに配置されることから、汚水に含まれる気泡がスムーズに汚水とともに排出され、配管内にエア溜まりが生じず均等分散が容易となる。
また、本発明にかかる散水装置によれば、汚水を散水する末端ノズルが各々高さ調整可能なため、容易にノズル上端の高さを揃えることができ、ノズル高さ位置が不揃いであることによって生ずる散水量の偏りを防止でき、各ノズルから散水する汚水の流量の均等化が容易にできる。
さらに、本発明にかかる散水装置は、分配器本体又は該分配器本体の上部に設けられた蓋の少なくとも一方を透明な材質で構成することもできるので、外から流量を目視することができるので確実に流量を測定することができる。
そして、流量を一時的に増加（フラッシング）させれば、末端ノズルの通過流速を上げることができるので、ノズルの閉塞予防が容易に可能となるとともに、汚泥の詰まりによる汚水の各ノズル流量のばらつきを抑制し、各ノズルからの均等分散ができるようになる。
それから、反応槽の断面形状は矩形状でも円形状でも対応でき、効率よく汚水を散水できるようになる。
また、本発明にかかる散水装置は、散水のための動力源を必要としないため、設備維持のコストダウンが図れる。

本発明の実施形態の散水式ろ床装置の模式図である。 本発明の実施形態の散水装置の上面図である。 分配器の模式図である。 ノズルの断面図である。 本発明の実施形態の散水式ろ床装置の使用例である。 本発明の実施形態の散水式ろ床装置の装置本体の上面図である。 本発明の実施形態のその他の例の散水式ろ床装置の模式図である。

本発明の散水式ろ床装置における散水装置を実施するための形態を、実施例の図に基づいて説明する。
図１は本発明の実施形態の散水式ろ床装置の模式図、図２は本発明の実施形態の散水装置の上面図、図３は分配器の模式図、図４はノズルの断面図である。
図中、１は散水式ろ床装置、１０は散水装置、１１は汚水供給管、１２は第１分岐管、１３は第２分岐管、１４は分配器である。
また、１４ａは分配器本体、１４ｂは配水管、１４ｃは蓋、１４ｄは分岐管挿入孔であり、１５はノズル、１５ａはノズル本体、１５ｂは末端ノズル、２０は反応槽、２１は反応槽の蓋である。
散水式ろ床装置１は、図１に示すように、散水装置１０と反応槽２０から構成される。
本発明にかかる散水装置１０は、図示しない汚水処理装置に一端が接続され、該汚水処理装置から排出された汚水を散水装置１０に送る汚水供給管１１と、該汚水供給管１１に一端が接続された第１分岐管１２、該第１分岐管１２に接続された第２分岐管１３、該第２分岐管１３の他端に接続された分配器１４からなる。
なお、本発明の実施態様においては、汚水供給管１１と第１分岐管１２と第２分岐管１３と分配器１４とがつながっていて、汚水供給管１１から第１分岐管１２と第２分岐管１３を通って分配器１４に汚水を送っているが、散水式ろ床装置１の形態によっては、汚水供給管１１から第１分岐管１２を通って分配器１４に汚水を送るか又は汚水供給管１１から第２分岐管第１３を通って分配器１４に汚水を送るかというように汚水供給管１１と第１分岐管１２又は第２分岐管１３の何れか１方の分岐管と分配器１４とで構成してもよく、また、大規模装置に構成する場合には、さらに分岐管を増設することも可能である。

そして、上記散水装置１０により散水された汚水は、複数ある分配器１４の下部に設けられた配水管１４ｂを通じて、その下方部に配置された反応槽２０の平面の広がり全体に対して、すなわち、該反応槽２０内に充填された微生物保持担体２４からなるろ床に均等に散水される。
前記分配器１４の配水管１４ｂから均等に散水された汚水は、微生物保持担体２４を通り浄化され、その浄化された処理水は下部設けられた配水管（図示せず）を通り反応槽２０から排出される。

本発明にかかる散水装置１０における、汚水供給管１１、該汚水供給管に一端が接続された第１分岐管１２、該第１分岐管１２に接続された第２分岐管１３、該第２分岐管の他端に接続された分配器１４内に設けられたノズル１５の配置位置における高さ関係は、前記汚水供給管１１の上方に第１分岐管１２が配置され、該第１分岐管１２の上方に第２分岐管１３が配置され、該第２分岐管１３の上方に分配器１４内に設けられたノズル１５が配置される。
このように、汚水供給管１１から分配器１４内に設けられたノズル１５まで、汚水供給管１１、第１分岐管１２、第２分岐管１３、分配器１４内に設けられたノズル１５と順に上方に配置することで、汚水処理装置（図示しない）から供給された汚水および該汚水に含まれる気泡を、常に配管（汚水供給管１１、第１分岐管１２、第２分岐管１３）を水平または上向きの方向に流すことができる。
そして、後述するように分配器１４内に設けられたノズル１５の末端ノズル１５ｂを各配管の中で最も高い位置に上向きに設けることにより、汚水供給管１１から分配器１４まで流れる途中においてエア溜まりが生じることなく末端ノズル１５ｂから汚水に含まれる気泡が汚水とともにスムーズに排出されるので、流れが脈動することなく流量変動が生じず均等分散が容易となる。

なお、本実施の形態においては、前記汚水供給管１１は、例えば鋼製の円管を用いているがこれに限定されるものではなく、汚水処理装置から散水式ろ床装置１へ汚水を送る管体等であればよい。

本実施の形態における散水装置１０を構成する分配器１４は、図３に示すように円筒形状の本体１４ａ、底部に設けられた配水管１４ｂ、上部に設けられた蓋１４ｃ、前記本体１４ａに孔設された分岐管挿入孔１４ｄとから構成されている。
前記分配器１４は、汚水を反応槽２０へ散水するものであり、耐久性がある素材で形成されるが、本発明においては、特に分配器本体１４ａ又は該分配器本体１４ａの上部に設けられた蓋１４ｃの少なくとも一方については透明のポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等の合成樹脂で構成されることが好ましい。
また、分配器１４内に配設されるノズル１５は、分岐管１２、１３から流れてきた汚水を排出するものであり、図４に示すように、ノズル本体１５ａと、該本体１５ａの先端に高さ調整可能に設けられた末端ノズル１５ｂとで構成され、他端は第２分岐管１３に接続されている。
本実施の形態においては、前記ノズル本体１５ａの先端内周に設けられた雌ねじ部と、末端ノズル１５ｂ外周に設けられた雄ねじ部とからなり、雄ねじ部を前記雌ねじ部に螺合していて、末端ノズル１５ｂの高さを調整可能に構成される。
このように上向きに汚水を排出する末端ノズル１５ｂの噴射点高さが調整できるように構成することで、散水装置１０の長期間の使用において、配管（汚水供給管１１、第１分岐管１２、第２分岐管１３）中に微生物スライムが付着し堆積する等の原因で、各ノズル１５の流量のばらつきが生じても、各ノズル１５の噴射点高さを調整することで各ノズル１５の流量のばらつきを抑制することができる。

前記分配器１４の分配器本体１４ａ又は該分配器本体の上部に設けられた蓋１４ｃの少なくとも一方を、透明の材料で構成すると、図３（Ａ）に示すように末端ノズル１５ｂから噴出される汚水が蓋１４ｃにぶつかる場合は、該蓋１４ｃに付いた水膜（ｍ）の広がりで噴出する流量を確認することができる。
また、図３（Ｂ）に示すように噴出される汚水が蓋１４ｃにかからない途中の高さの場合でも、分配器本体１４ａの側面からあるいは蓋１４ｃの上部から覗き込むことで噴出される汚水の高さ（ｈ）を見れば、噴出される汚水の量を確認することができ、各分配器１４から反応槽２０のろ床面に均等に配水するための末端ノズル１５ｂの高さ調整や電動バルブ１６による調整が容易にできる。

本発明係る散水装置を使用した散水式ろ床装置の使用例の他の実施形態を、図５及び図６に示す。
本発明にかかる散水装置１０は、前述のとおり、汚水処理装置から排出された汚水を散水装置１０に送る汚水供給管１１と、該汚水供給管１１に一端が接続された第１分岐管１２、該第１分岐管１２に接続された第２分岐管１３、該第２分岐管１３の他端に接続された分配器１４からなる。ここで散水装置１０を、例えば、上面視における外形形状を正方形あるいは矩形状に構成する。そして、その上面視における大きさを縦×横を１ｍ×１ｍとし、分配器１４を４個配設して１単位ａとする。
このように１つの散水装置１０を最小限化して構成することで、汚水処理施設の規模、散水式ろ床装置の大きさや形状に合わせて、該散水装置１０を複数個組み合わせて構成することができる構成となっている。
例えば、図６に示す実施形態においては、分配器１４が４個配設された１単位ａの散水装置１０を縦２、横２の合計４個で１組Ａとし、縦に４組、横に２組配置することで、散水装置１０を縦に８単位、横に４単位配置している。
それぞれの散水装置１０の単位ａは、汚水処理装置から排出される汚水を散水装置１０に送る汚水供給管１１に、第１分岐管１２及び第２分岐管１３とを介して分配器１４が接続され、全体を構成している。
なお、本発明に実施態様においても、汚水供給管１１と第１分岐管１２と第２分岐管１３と分配器１４とがつながっていて、汚水供給管１１から第１分岐管１２と第２分岐管１３を通って分配器１４に汚水を送っているが、単体あるいは小規模施設で使用する場合には、第１分岐管１２又は第２分岐管１３の何れか１方の分岐管とし、該分岐管と汚水供給管１１を接続する構成とすることもできる。
また、散水装置１０を複数配置して構成する場合においても、前記汚水供給管１１、該汚水供給管１１に一端が接続された第１分岐管１２、該分岐管１２に接続された第２分岐管１３、該第２分岐管の他端に接続された分配器１４内に設けられたノズル１５の図面正面から見た高さ関係は、前述と同様に、前記汚水供給管１１の上方に第１分岐管１２が配置され、該第１分岐管１２の上方に第２分岐管１３が配置され、該第２分岐管１３の上方に分配器１４内に設けられたノズル１５が配置される。
この位置関係を維持することで、配管の上方に貯まる汚水に含まれる気泡は、汚水の流れとともに、水平又は上向きに排出されるので、エアだまりを形成することなくスムーズに排出され、したがって汚水は均等に分散し反応槽２０へ送られる。

なお、図５及び図６のように複数の散水装置１０を配置して散水式ろ床装置１が構成されている場合、第１分岐管１２に電磁弁１６を設けることも好ましい。それにより、処理する汚水の量にあわせてそれぞれの電磁弁１６を開閉することで散水式ろ床装置１の使用効率を図ることができる。
また、特定の散水装置１０のノズル１５に汚泥等が詰まった場合は、該散水装置１０の分配器１４に汚水を送る第１分岐管１２に設けられた電磁弁１６以外を閉じることで前記分配器１４に設けられたノズル１５から散水する汚水の圧力を上げることができ、該圧力によりノズルの詰まりを解消することができる。さらに、汚泥の詰まりによる各ノズル流量のばらつきを抑制し、各ノズルからの均等分散ができるようになる。

本発明の散水式ろ床装置における散水装置の実施態様としては、図１に示す散水式ろ床装置１のように散水装置１０から、直接反応槽２０に汚水を送る構成に限らず、例えば、散水装置１０から排出される汚水を受容器で受け、そこから均等に散水する構成とすることもできる。
図７は、本発明の実施形態のその他の例の散水式ろ床装置の模式図であり、２１は反応槽の蓋、２２は上面が開口された樋状の汚水受容器、２３は該受容器２２に設けられた排出口２２ａに接続された汚水給水管 、２３ａは汚水給水管に設けられた散水管である。
図７に示す散水式ろ床装置１’においては、前記分配器１４の配水管１４ｂから均等に散水された汚水は、反応槽２０に設けられた汚水受容器２２に流れ落ち、該受容器２２に設けられた排出口２２ａに接続された汚水給水管の散水管２３ａ から反応槽２０に充填された微生物保持担体２４に均等に散水され、前記微生物保持担体２４を通り微生物等が排除された処理水が下部設けられた配水管（図示せず）を通り反応槽２０から排出される。

上記構成の散水式ろ床装置１’に設けられた本発明の実施態様に係る散水装置１０を図６の実施態様で構成した場合、以下のような作用になる。
まず、汚水処理装置（図示しない）から汚水供給管１１に供給された汚水は、電磁バルブ１６が開の状態の第１分岐管１２を通り第２分岐管１３に送られ、分配器１４に設けられたノズル１５の末端ノズル１５ｂから噴出する。
そして、前記分配器１４の内壁と前記ノズル１５との間を通り前記分配器１４内の底部に設けられた配水管１４ｂから、前記反応槽２０に設けられた上面が開口された樋状の汚水受容器２２に均等に散水される。
その後、前記汚水受容器２２に散水された汚水は、該汚水受容器２２に設けられた排出口２２ａに接続された汚水給水管２３を通り、該汚水給水管に複数分岐して設けられた散水管２３ａから反応槽２０に充填された微生物保持担体２４に、１つの配水管１４ｂで散水するよりも複数に分岐された散水管２３ａでより均等に散水され、微生物保持担体２４で微生物等が排除された処理水が下部設けられた配水管（図示せず）を通り反応槽２０から排出される。

１ 散水式ろ床装置
１０ 散水装置
１１ 汚水供給管
１２ 第１分岐管
１３ 第２分岐管
１４ 分配器
１４ａ 本体
１４ｂ 配水管
１４ｃ 蓋
１４ｄ 分岐管挿入孔
１５ ノズル
１５ａ ノズル本体
１５ｂ 末端ノズル
２０ 反応槽
２１ 蓋
２２ 汚水受容器
２３ 汚水給水管
２４ 微生物保持担体

Claims (4)

1. 散水式ろ床装置（１）の反応槽（２０）上方部に配設された汚水供給管（１１）と、該汚水供給管（１１）の上方に設けられ、かつ前記汚水供給管（１１）に一端が接続された第１分岐管（１２）と、該第１分岐管（１２）に一端が接続された第２分岐管（１３）と、該第２分岐管（１３）の他端に接続された分配器（１４）とからなり、該分配器（１４）内には前記第２分岐管（１３）の端部に接続され、かつ該第２分岐管（１３）の上方に位置して設けられたノズル（１５）とからなることを特徴とする散水式ろ床装置における散水装置。
2. 前記分配器（１４）が、筒状の分配器本体（１４ａ）と、該分配器本体（１４ａ）の底部に設けられた配水管（１４ｂ）と、前記分配器本体（１４ａ）の上部に設けられた蓋（１４ｃ）と、前記分配器本体（１４ａ）に孔設された分岐管挿入孔（１４ｄ）から挿入され前記分配器本体（１４ａ）内に設けられたノズル（１５）からなることを特徴とする請求項１記載の散水式ろ床装置における散水装置。
3. 前記分配器（１４）の分配器本体 （１４ａ）又は該分配器本体（１４ａ）の上部に設けられた蓋（１４ｃ）の少なくとも一方が透明な材質で構成されてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の散水式ろ床装置における散水装置。
4. 前記ノズル（１５）が、ノズル本体（１５ａ）と、該ノズル本体（１５ａ）の先端に高さ調整可能に設けられた先端ノズル（１５ｂ）から構成されていることを特徴とする請求項２に記載の散水式ろ床装置における散水装置。
   
   

Images