JP7119887B2 - 排水処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、排水処理装置に関する。

活性汚泥法は、汚水（原水）を反応槽、ついで沈殿池を経由して流し、反応槽内の微生物により原水中の有機物等を酸化分解・浄化し、流出する微生物を沈殿池で沈降させて反応槽に返送する生物学的排水処理技術の一つである。この活性汚泥法は広く普及しているが、大きな敷地面積を要するので、処理の高速化と設備の省スペース化が求められている。

その有力な手段が、反応槽の微生物濃度の指標であるＭＬＳＳ（Mixed Liquor Suspended Solids)を高濃度化させる排水処理技術である。そのための方法として、スポンジ担体投入活性汚泥法、膜分離活性汚泥法、ダイナミックろ過法、フィルタ濃縮活性汚泥法（非特許文献１参照）などが開発されてきた。これらのうち、フィルタ濃縮活性汚泥法は、膜分離活性汚泥法ほど清澄な処理水を得ることはできないが、放流可能なレベルの処理水を、省スペースかつ低コストで得ることができる処理法である。具体的には、特許文献１に記載されるように、反応槽は、仕切部によって、原水流入口を含む上流側区画と沈殿部への流出口を含む下流側区画とに分けられる。上流側区画の混合液は、全量、仕切部に取り付けられたフィルタを通過して下流側区画に流出するようになっている。これにより、反応槽の上流側区画に活性汚泥フロックを留めて、沈殿池からの汚泥返送手段の助けを借りずにＭＬＳＳの高濃度化を達成している。

特開２０１７－１８９７６９号公報

石井三香子、福永栄、「フィルタによる活性汚泥の高濃度化手法の開発」、水環境学会講演集、２０１７年３月、ｐ．３２６

上記したフィルタ濃縮活性汚泥法には、解決すべき幾つかの課題が残されている。本発明者らは、特にメンテナンス性に着目し、本発明を見出すに至った。すなわち、フィルタを用いた排水処理装置においては、フィルタが目詰まりした際の洗浄や、フィルタが破損した際の交換のため、フィルタを取り外す必要がある。フィルタ濃縮活性汚泥法では、このフィルタ取外しの際、活性汚泥が流出路から流出させないよう、あらかじめ反応槽の水位を流出路より下げなければならない。よって、フィルタの取外しには多大な手間を要する。

そこで本発明は、混合液がフィルタを通過することによりＭＬＳＳ濃度が高められる排水処理装置において、フィルタの容易な取外しを可能とすることを目的とする。

本発明の一態様に係る排水処理装置は、曝気により撹拌された懸濁状態の活性汚泥と排水とを含む混合液を収容すると共に、槽内の液を槽外に排出させる流出路が取り付けられた反応槽と、反応槽に設けられ、混合液の全量を通過させるフィルタと、フィルタに第１端が接続されると共に流出路に第２端が接続され、フィルタを通過したろ過液を通す流出管と、を備え、反応槽の流出路は、流出管の第２端に接続されてろ過液を受ける受け管を有し、流出管の第２端の管径と受け管の管径とは異なっており、受け管に対して流出管の第２端が着脱可能に嵌め込まれている。

この排水処理装置によれば、反応槽に設けられたフィルタにより、混合液がろ過され、反応槽内のＭＬＳＳ濃度が高められる。フィルタに接続された流出管は、流出路の受け管にろ過液を流す。ここで、受け管に対して、流出管の第２端は異径とされており着脱可能に嵌め込まれている。よって、フィルタおよび流出管を流出路の受け管から容易に取り外すことができる。流出管が外されるとき、受け管を別の部材等によって閉鎖しておくことにより、反応槽の水位を下げる必要もない。したがって、この排水処理装置では、フィルタの容易な取外しが可能になっている。

いくつかの態様において、流出管の第２端は、受け管の真上に位置する。この場合、流出管を上方に引き抜くだけで、受け管から流出管を取り外すことができる。よって、フィルタの取外しが更に容易になる。

いくつかの態様において、流出管の第２端の管径は受け管の管径より大きく、第２端の内径と受け管の外径とがほぼ等しい。この場合、受け管は、流出管の第２端の内部に嵌まり込む。よって、受け管に流出管の第２端が接続された状態でも、受け管の閉鎖が可能である。

いくつかの態様において、流出管は、下側に位置する第２端と、上側に位置して混合液の液面上に突出し大気に開放された上開放部と、を含む直管部を有しており、直管部の上開放部を通して、受け管の内部に挿入されて受け管を閉鎖する栓を差し込んだり引き抜いたりすることができるように構成されている。この場合、流出管の直管部を通して栓を差し込み、受け管を閉鎖することができる。この状態で流出管を取り外せば、活性汚泥の流出を防ぎつつ、フィルタを容易に取り外すことができる。受け管に栓を挿入する際、活性汚泥は反応槽内の視界を妨げ得るが、直管部が栓のガイドとなり、栓を受け管に容易に挿入できる。

いくつかの態様において、フィルタは、混合液を通過させるための開口部が形成された枠部と、枠部の開口部の周縁に接合されたろ材と、を有し、混合液の液面下では、流出管の第１端に向かう接続口と開口部とを除き開口していない。このような構成のフィルタによれば、簡易な構成で、混合液のろ過を容易に行うことができる。混合液は開口部に接合されたろ材を必ず通過することになる。すなわち、混合液の全量を確実に通過させることができる。

いくつかの態様において、排水処理装置は、フィルタとは別の箇所で反応槽に設置されて、多数のプラスチック製の充填材が収納された網袋を更に備える。混合液を網袋に通すと、充填材の抵抗により、混合液の流速が低下する。よって、網袋内に混合液が長く滞留し、無酸素状態を作り出しやすい。その結果、脱窒反応が促進され、ｐＨの上昇をもたらす。反応槽内での硝化の進行等によってｐＨが低下しそうな場合でも、ｐＨの低下が緩和される。

本発明のいくつかの態様によれば、フィルタの容易な取外しが可能である。

本発明の一実施形態に係る排水処理装置の概略構成を示す図である。 図１の排水処理装置の平面図である。 反応槽の底部に配置された散気管を示す平面図である。 図４（ａ）はフィルタの分解斜視図、図４（ｂ）はフィルタの断面図である。 図５（ａ）はフィルタ、流出管および受け管の接続構造を示す図、図５（ｂ）は受け管に栓が挿入された状態を示す図、図５（ｃ）はフィルタおよび流出管が取り外されて引き上げられる状態を示す図である。 他の実施形態に係るフィルタの組立てにおいて、ろ材内に支持材が組み込まれる前の状態を示す図である。 図７（ａ）は、フィルタ組立体にソケットが取り付けられる状態を示す図、図７（ｂ）は管部材およびソケットの軸線に沿って図７（ａ）を水平に切断した断面図である。 変形例に係るフィルタを示す斜視図である。 他の変形例に係るフィルタ組立体を示す斜視図である。 変形形態に係る排水処理装置の概略構成を示す図である。 図１０の排水処理装置における配管接続構造の一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

図１および図２に示されるように、排水処理装置１は、たとえば下水等の排水を処理するための装置である。排水処理装置１は、排水中に含まれる処理対象物（たとえば、有機物、窒素化合物など）を分解する。排水処理装置１は、反応槽２内において、微生物の凝集体である活性汚泥を保持する。排水処理装置１は、活性汚泥と排水とが混合されてなる混合液１０を反応槽２内に滞留させ、上記の処理対象物を生物学的に処理する。すなわち、排水処理装置１では、一種の活性汚泥法が用いられる。処理対象物は、有機物のみであってもよいし、有機物に加えて、窒素化合物であってもよい。排水処理装置１は、下水に限られず、有機性排水であればどのような排水であっても適用可能である。

排水処理装置１は、いわゆる標準活性汚泥法ではなく、ＭＬＳＳ濃度を高めることを可能にした処理方法を実現する。標準活性汚泥法における反応槽内でのＭＬＳＳ濃度は、一般的に、２０００～４０００ｍｇ／Ｌ程度とされている。一方、排水処理装置１における反応槽２内のＭＬＳＳ濃度は、たとえば膜分離活性汚泥法におけるＭＬＳＳ濃度に等しいレベルであり、たとえば６０００ｍｇ／Ｌ以上である。排水処理装置１におけるＭＬＳＳ濃度は、たとえば１００００ｍｇ／Ｌ以上とすることもできる。

排水処理装置１は、混合液を収容して活性汚泥により排水を処理する反応槽２と、反応槽２で処理された処理液（ろ過液）を収容して更に処理する後処理槽１５とを備える。反応槽２は、たとえば、上面が開放された矩形の水槽であり、この反応槽２内に、微生物の凝集体である活性汚泥が投入され、あるいは育成されている。

反応槽２は、処理すべき排水を導入する流入口３を有する。流入口３は反応槽２の一方の側に設けられ、反応槽２の他方の側に隣接するようにして、後処理槽１５が設けられる。反応槽２の底部には、複数の散気管４が配列されている。これらの散気管４に対して、反応槽外のブロワ等の送気手段から送気管１４を経由して空気が送られ、その空気によって反応槽内の混合液が撹拌される。活性汚泥は、この曝気によって撹拌され、懸濁状態となる。図２および図３に示されるように、散気管４は、反応槽２の他方の側（流入口３から遠い側）にのみ並べられており、曝気によって反応槽２内に旋回流を発生させる。

反応槽２には、槽内の混合液をろ過してろ過液を得るための複数のフィルタモジュール９が設けられている。反応槽２には、フィルタモジュール９に接続されてフィルタモジュール９からの流出水（ろ過液）を槽外に排出する流出路１１が取り付けられている。流出路１１は、反応槽２内を水平方向に延びる配管であり、その基端部は反応槽２内にあって閉じられており、その先端部である接続部１１ａが、反応槽２の側壁２ａを貫通して槽外に突出している。

流出路１１の接続部１１ａは、後処理槽１５の上部に接続されている。後処理槽１５は、たとえば上面が開放された竪型の水槽である。後処理槽１５には、スポンジキューブ１７などの多数のプラスチック製の充填材が揺動可能な状態で充填されている。後処理槽１５は、ろ過液２０とスポンジキューブ１７とを収容する。後処理槽１５の底部には、小型散気管１６が設けられており、小型散気管１６から曝気が行われている。このように、後処理槽１５では、ろ過液を直接、反応槽２外に導き、スポンジキューブ１７等のプラスチック製の充填材を流動可能な状態で充填し、小型散気管１６により曝気がなされている槽の上部に吐出させる。後処理槽１５の下部には処理水流出配管１８が接続されている。処理水流出配管１８は、鉛直方向に延びており、後処理槽１５の水位の位置でオーバーフローする開口部を有する。このように、後処理槽１５の底部から配管を出して立ち上げ、後処理槽１５の水位の位置でオーバーフローさせる処理水流出配管１８を設ける。この後処理槽１５で、フィルタ７を通過した小さい活性汚泥フロックが、スポンジキューブ１７（充填材）の層に捕捉される。後処理槽１５のスペースは従来の沈殿池より小さい。後処理槽１５を設置することで、沈殿池を省略できる。

排水処理装置１では、反応槽２に設けられたフィルタモジュール９のフィルタ７によって、槽内の混合液がろ過され、ろ過液がフィルタモジュール９から排出される。排水処理装置１では、反応槽２に流入した原水のすべてがフィルタを通過して流出路１１から反応槽２外に出る構造になっている。すなわち、フィルタモジュール９は、混合液の全量を通過させる。ここで、「全量」とは、排水処理装置１に流入した排水の量を基準として、そのすべて、およびほぼすべてを含む意味である。たとえば、排水処理装置１に流入した排水の量を１００％とした場合に、９９％の量の排水（または混合液）は、「全量」といえる範囲内である。

フィルタモジュール９は、その広い面（後述する枠部３０の側面３１）が互いに対面するように、所定の間隔をもって並べられている。これらのフィルタモジュール９の下方には、上記した散気管４が設置されている。曝気によって生じる旋回流により、フィルタモジュール９に対する上昇流が発生する。これにより、反応槽２内の攪拌、活性汚泥への酸素供給、およびフィルタ７を揺動させての洗浄の機能が発揮される。

一方、反応槽２の流入口３側には、網入り充填材６が設けられている。網入り充填材６は、目開きが好ましくは１０～５０ｍｍである網袋２１に、その目開きより大きいスポンジキューブ等のプラスチック製の多数の充填材２２が収納されたものである。網入り充填材６は、フィルタモジュール９とは別の箇所で、反応槽２に吊るすなどして設置される。網入り充填材６は、散気管４から散気された空気による上昇流が水面に達して横向きに流れ下向きに変わるあたりに設置されるとよい。

曝気で作られる反応槽２内の液の流れは、網入り充填材６内では弱まり、即ち液中や充填材表面の微生物へと拡散する酸素の量が減るため、酸素で阻害される脱窒反応が進行しやすくなる。脱窒反応が進めば、ｐＨが上昇するので、硝化によるｐＨ低下を、曝気量を弱めることなく緩和できる。また、充填材２２を網に入れることにより、流れやｐＨの状態を見ながら充填材２２の量や位置を調整しやすくなる。

続いて、図１および図４を参照して、反応槽２におけるろ過部について詳細に説明する。

フィルタモジュール９は、フィルタ７と流出管８とが組み合わされたものである。フィルタ７は、たとえば剛性プラスチック製の枠部３０と、枠部３０に接合された織布（ろ材）３８とを有する。枠部３０は、薄型箱状の型枠であり、相対する２つの側面３１と、側面３１の下辺部を連結する底面３４と、側面３１の側辺部を連結する端面３２とを含む。側面３１はもっとも広い面であり、鉛直に配置される。端面３２は側面３１よりも狭い面である。枠部３０の上面３３は、反応槽２の水面より高い位置にあり、開放されている。底面３４は閉鎖されている。なお、枠部３０は金属製であってもよいが、織布３８の接着性の観点で、プラスチック製の方が好ましい。

図４（ａ）および図４（ｂ）に示されるように、枠部３０の各側面３１には、混合液を通過させるための矩形の開口部３１ａがそれぞれ形成されている。この開口部３１ａの周縁３１ｂに、織布３８が接着されている。そして、一対の端面３２の片方の下部の１箇所に、接続管３６が設けられている。この接続管３６に、流出管８の第１接続端（第１端）４１ａが接続される。接続管３６の接続口３６ａはフィルタ７の内部空間Ａに連通しており、接続口３６ａを介してろ過液がフィルタ７から流出する。混合液の液面下では、流出管８の第１接続端４１ａに向かう接続口３６ａと開口部３１ａとを除き開口されておらず、閉鎖されている。

織布３８の目開きは、たとえば１０μｍ以上２００μｍ以下の範囲内である。より好ましくは、織布３８の目開きは、たとえば２０μｍ以上５０μｍ以下の範囲内であってもよい。織布３８は、樹脂製であってもよい。より詳細には、織布３８は、たとえばポリエステル製、ポリエチレン製、またはナイロン製であってもよい。織布３８の目開きは、精密ろ過膜の孔径よりも大きい。織布３８の目開きは、部位に関わらず、ほぼ一定である。すなわち、織布３８は、均一な目開きを有する。織布３８の繊維は一層であり、不織布のように複雑に入り組んだ隙間は無い。

続いて、図１および図５（ａ）を参照して、流出管８について詳細に説明する。剛性の流出管８は、鉛直方向に延びてフィルタ７に接続された第１縦管部４１と、第１縦管部４１と平行に設けられた第２縦管部（直管部）４３と、これらの第１縦管部４１および第２縦管部４３の中間部を連結する横連結管部４２とを有する。流出管８は、全体としてＨ字状をなしている。流出管８は、たとえば２個のＴ字の継手（チーズ等と呼ばれる）を溶接等により接合したものであってもよい。第１縦管部４１の下端である第１接続端４１ａが、フィルタ７の接続管３６に接続されている。第１縦管部４１の上端４１ｂは、たとえば開放されているが、閉じられていてもよい。第２縦管部４３の下端である第２接続端（第２端）４３ａは、流出路１１の受け管１２に嵌め込まれている。流出管８は、流出路１１に第２接続端４３ａが接続され、フィルタ７を通過したろ過液を通す。

流出管８について別の観点から説明すると、流出管８は、フィルタ７（枠部３０）の反対側に向かって一旦上方に立ち上がり、次いで１８０°曲がって下方に向けて延び、流出路１１の受け管１２に嵌め込まれている。流出管８の１８０°の曲がりのうち、少なくとも流出路１１の受け管１２の直上は鉛直上方に管が延び、その上端である上開放部４３ｂは水面上の位置で開口部（後述する栓挿入口）となっている。その途中には、ティー字の継ぎ手があり、フィルタ７側からの管が横側に接続する形になっている。このように、流出管８が、枠部３０の外で一旦上方に立ち上がり、次いで１８０°曲がって下方に向けて延びるので、一体化された枠部３０と織布３８と流出管８のセット（フィルタモジュール９）の重みで、流出路１１の受け管１２に対する流出管８の嵌め込み部は外れにくくなっている。なお、反応槽２の側壁２ａに対してフィルタ７を支持する支持部材が設けられてもよい。

続いて、フィルタモジュール９の流出管８と、流出路１１の接続構造について詳細に説明する。反応槽２の流出路１１は、流出管８の第２接続端４３ａに接続されてろ過液を受ける受け管１２を有する。受け管１２は、鉛直方向に延びる。受け管１２の下端は流出路１１のヘッダ管に接続されており、受け管１２の上端は流出管８の第２接続端４３ａに嵌め込まれている。第２接続端４３ａに嵌め込まれた受け管１２の上端は、流出管８に対する接続部１２ａである。受け管１２の中心軸線は、流出管８の第２接続端４３ａの中心軸線に一致する。

流出管８は、上記したように、下側に位置する第２接続端４３ａと、上側に位置して混合液の液面上に突出し大気に開放された上開放部４３ｂと、を含む第２縦管部４３を有する。流出管８の第２接続端４３ａは、受け管１２の真上に位置している。流出管８の第２接続端４３ａの管径は、受け管１２の管径より大きくなっている。より詳しくは、第２接続端４３ａの内径と、受け管１２の外径とはほぼ等しくなっている。このように、流出管８の第２接続端４３ａの管径と、受け管１２の管径とが異なっており、受け管１２に対して、流出管８の第２接続端４３ａが着脱可能に嵌め込まれている。

排水処理装置１において、フィルタモジュール９は、フィルタ７が破損したり透過流束が低下したりしたとき等に、取り外すことができるようになっている。流出路１１の受け管１２の外径が、流出管８の第２接続端４３ａ（流出路の受け管１２の直上に位置する部分）の内径とほぼ等しくなっているので、流出管８を流出路１１の受け管１２から外すことなく、水面下の受け管１２の口に後述の栓５１を嵌め込んで受け管１２を塞ぐことができる。すなわち、水面下の配管の着脱操作をすることなく、受け管１２が栓５１で塞がれる。受け管１２が塞がれると、その後に流出管８を受け管１２から外しても、受け管１２から活性汚泥が漏れない。よって、活性汚泥を流出させることなくフィルタモジュール９を取り外すことができる。またフィルタモジュール９の取付け時には、栓５１が受け管１２に嵌まったまま流出管８を流出路１１の受け管１２に嵌め込み、活性汚泥が漏れないようにすることができる。

より詳細に説明すると、図５（ｂ）に示されるように、フィルタモジュール９の取外し時には、受け管閉鎖具５０が用意される。受け管閉鎖具５０は、たとえばゴム製の栓５１と、栓５１に連結された長尺かつ剛性の棒５２とを有する。栓５１は、棒５２側の基端部よりも先端部の方が縮径されるように円錐台状をなしており、その先端部が受け管１２の内径よりも僅かに小さくなっている。栓５１は、第２接続端４３ａ内に配置された受け管１２の接続部１２ａの内部に挿入されて、受け管１２を閉鎖する。

流出管８は、第２縦管部４３の上開放部４３ｂを通して、栓５１を差し込んだり引き抜いたりすることができるように構成されている。これにより、流出路１１側の受け管１２を塞ぐことのできる栓５１を剛性の棒５２などに固定して、栓挿入口である上開放部４３ｂから下ろして、嵌め込むことができる。なお、棒５２は、栓５１が受け管１２に嵌め込まれた状態で、上開放部４３ｂを通って水面上に突出するような長さを有する。その後、フィルタモジュール９を上方に向けて取り外せば、活性汚泥が流出することなく、フィルタ７の取り外しができる（図５（ｃ）参照）。フィルタモジュール９の復旧後は、フィルタモジュール９を流出路１１側の受け管１２にセットした後、受け管閉鎖具５０を引き上げて栓５１を受け管１２から引き抜けばよい。

排水処理装置１では、有機物等の被処理物質を含む排水（原水）が反応槽２に流入すると、反応槽２内の活性汚泥と混合し、混合液中で活性汚泥中の微生物により被処理物質が分解され、被処理物質が分解された原水と活性汚泥との混合液はフィルタ７の織布３８を経由してフィルタモジュール９に入る。そこで織布３８の目開きより大きい活性汚泥粒子が織布３８で捕捉され、その後の液（ろ過液）は流出管８、次いで流出路１１を経て、後処理槽１５に流入する。反応槽２では、フィルタモジュール９の下方からの曝気によって織布３８が揺動して、ろ過された活性汚泥粒子を剥離させながら、ろ過を行う。一方、後処理槽１５では、フィルタ７を通過してきた細かい活性汚泥粒子が曝気によりスポンジキューブ１７に接触してスポンジキューブ１７の孔や間隙に捕捉され、さらに浄化された処理水となって、処理水流出配管１８から流出する。

原水中のアンモニウムイオンが硝化細菌により酸化され反応槽内のｐＨが低下した場合には、網入り充填材６を設置する。すると、混合液１０の流れが網入り充填材６を通過するときに充填材２２の抵抗により流速が低下し、この部分では混合液１０が長く滞留し、混合液１０中や充填材２２に付着した微生物による酸素消費によって混合液１０中の溶存酸素が低下ないし無くなり、硝酸塩から窒素ガスへの脱窒が起きてｐＨが上昇して、反応槽２内のｐＨ低下を緩和する。

排水処理装置１によれば、反応槽２に設けられたフィルタ７により、混合液１０がろ過され、反応槽２内のＭＬＳＳ濃度が高められる。フィルタ７に接続された流出管８は、流出路１１の受け管１２にろ過液を流す。ここで、受け管１２に対して、流出管８の第２接続端４３ａは異径とされており着脱可能に嵌め込まれている。よって、フィルタ７および流出管８を流出路１１の受け管１２から容易に取り外すことができる。流出管８が外されるとき、受け管１２を別の部材等によって閉鎖しておくことにより、反応槽２の水位を下げる必要もない。したがって、この排水処理装置１では、フィルタ７の容易な取外しが可能になっている。

上記した特許文献１に記載の技術では、フィルタ目詰まり時の洗浄や破損時の交換のためのフィルタ取り外しの際、活性汚泥が流出路から流れ出さないよう、あらかじめ反応槽の水位を流出路より下げなければならなかった。本実施形態の排水処理装置１によれば、このような煩わしさがない。

また、特許文献１に記載の技術では、フィルタは仕切板の一部をＵ字状に切り欠いて作った流出路の内面（切り欠きの縁部）に固定用具（押さえ板）で押さえつける取り付け方法となっているので、押さえつけ部分からの活性汚泥のリークを防止する手段が複雑になる。なお、フィルタと流出路の内面とを接着剤で付着させるとフィルタに孔が開いた場合、補修のため仕切り板を含めて引き上げるか反応槽の汚泥を完全に抜くかしなければならないので非現実的である。本実施形態の排水処理装置１では、活性汚泥のリーク対策が容易になっており、したがってろ過液を容易に得ることができる。

また、特許文献１に記載の技術では、通常運転時にフィルタの透過流束を高く保つためフィルタ目開きを通常数十μｍにしており、小さな活性汚泥フロックはフィルタを透過する恐れがあるので、それらを沈降分離するための沈殿池は依然として必要であった。本実施形態の排水処理装置１によれば、フィルタモジュール９が設けられた反応槽２と後処理槽１５とにより、沈殿池が不要になっている。

また、特許文献１に記載の技術では、ＭＬＳＳ高濃度化により硝化細菌も高濃度化し、硝化が進行してｐＨが低下する可能性があった。その場合、硝化を抑えようとＤＯを下げようとすると、曝気によるフィルタの洗浄が不十分となって透過流束が低下することになり、結局アルカリを添加するｐＨ制御装置が必要になってしまう。本実施形態の排水処理装置１によれば、網入り充填材６の設置により、そのようなｐＨの低下が抑えられる。

流出管８の第２接続端４３ａが受け管１２の真上に位置するので、流出管８を上方に引き抜くだけで、受け管１２から流出管８を取り外すことができる。よって、フィルタ７の取外しが更に容易になる。

流出管８の第２接続端４３ａの管径は受け管１２の管径より大きく、第２接続端４３ａの内径と受け管１２の外径とがほぼ等しい。この場合、受け管１２は、流出管８の第２接続端４３ａの内部に嵌まり込む。よって、受け管１２に流出管８の第２接続端４３ａが接続された状態でも、受け管１２の閉鎖が可能である。

流出管８の第２縦管部４３を通して栓５１を差し込み、受け管１２を閉鎖することができる。この状態で流出管８を取り外せば、活性汚泥の流出を防ぎつつ、フィルタ７を容易に取り外すことができる。受け管１２に栓５１を挿入する際、活性汚泥は反応槽２内の視界を妨げ得るが、第２縦管部４３が栓５１のガイドとなり、栓５１を受け管１２に容易に挿入できる。

フィルタ７は、混合液１０の液面下では、流出管８の第１接続端４１ａに向かう接続口３６ａと開口部３１ａとを除き開口していない。このような構成のフィルタ７によれば、簡易な構成で、混合液１０のろ過を容易に行うことができる。混合液１０は開口部３１ａに接合された織布３８を必ず通過することになる。すなわち、混合液１０の全量を確実に通過させることができる。

排水処理装置１は、網入り充填材６を備える。混合液を網袋に通すと、充填材の抵抗により、混合液の流速が低下する。よって、網袋内に混合液が長く滞留し、無酸素状態を作り出しやすい。その結果、脱窒反応が促進され、ｐＨの上昇をもたらす。反応槽内での硝化の進行等によってｐＨが低下しそうな場合でも、ｐＨの低下が緩和される。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られない。たとえば、流出路の構成が次のように変更されてもよい。上記実施形態の流出路１１が反応槽２の側壁２ａを貫通する箇所よりも上流側（たとえば反応槽２の流入口３側）に、混合液１０が流通しない仕切り部を設け、反応槽２を上流側区画と下流側区画とに区切ってもよい。フィルタモジュール９および受け管１２を上流側区画に取り付け、たとえば、仕切り部を貫通するように流出路を設ける。上流側区画の混合液はフィルタモジュール９によってろ過され、流出路を通ったろ過液は下流側区画に流入する。その後、ろ過液は、元の反応槽２の水位と同じ位置で反応槽外に流出する。このような流出路の構成によれば、下流側区画内に後処理槽と同様の構造を設置することができる。既存の反応槽２を改造して用いる場合でも、大きな改造をすることなく、フィルタ７を備えたメンテナンス性の高い排水処理装置が実現される。

流出管８の構造は適宜変更可能である。流出管８は、Ｔ字状の管部材を組み合わせたものでなくてもよい。受け管１２に対する流出管８（第２縦管部４３）の位置関係は、真上でなくてもよい。受け管１２よりも流出管８の方が高い位置にあれば、他の位置関係であってもよい。たとえば、流出管８が受け管１２の斜め上方に位置してもよい。

フィルタ７の構造は、上記実施形態（図４に示される構造）以外の公知のフィルタ構造が採用されてもよい。

栓５１はゴム栓に限られず、他の材質からなる栓であってもよい。フィルタ７および流出管８が取り外された際の受け管１２からの活性汚泥の流出防止のために、栓５１とは異なる他の部材が用いられてもよい。たとえば板状部材が受け管１２に被せられてもよい。

網入り充填材６の設置が省略されてもよい。反応槽２内における散気管４やフィルタモジュール９（フィルタ７および流出管８）の配置は、適宜変更されてもよい。

受け管１２の管径が流出管８の第２接続端４３ａ（第２端）の管径より大きくてもよい。

図６～図９を参照して、他の実施形態に係るフィルタの形状および構造について説明する。図６および図７（ａ）に示されるように、フィルタ７Ａ（図８参照）は、矩形枠状の支持材６０と、その支持材６０の大きさよりも大きな容量を有する袋状のろ材６３とを備える。支持材６０は、たとえば、混合液１０を通過させることができるプラスチック製または金属製の板で作製された網の箱（土台）である。支持材６０の目開きは、たとえば数ｃｍである。この支持材６０の下部に、数十ｃｍの長さを有する管部材６１が固定されている。管部材６１は、たとえば塩化ビニル管である。管部材６１の内端部６１ａは支持材６０の内部に配置され、管部材６１の外端部６１ｂは支持材６０の外部に配置される。管部材６１の胴部６１ｃが、たとえば接着剤などによって支持材６０に固定されている。管部材６１の外端部６１ｂが支持材６０から突出する長さは、後述のソケット６６に取り付けられることができる程度の長さである。

ろ材６３は、上記一実施形態の織布と同様のものであってもよい。ろ材６３の目開きは、たとえば数十μｍ程度である。図６に示されるように、袋状のろ材６３は、矩形の第１面６３ａをなす１枚のろ材と、矩形の第２面６３ｂをなす１枚のろ材とが重ね合わされた構造を有し、これらの第１面６３ａおよび第２面６３ｂの３辺が縫合ライン６４において糸等を用いて縫合されている。フィルタ７Ａの組立て時において、第１面６３ａおよび第２面６３ｂは一体化されており、ろ材６３の上部には、縫合されない上辺の部分に相当する上部開口６３ｅが形成されている。第１面６３ａおよび第２面６３ｂの３辺の端縁から縫合ライン６４までの幅（縫い代）は、ろ材６３の内部に支持材６０が納まる程度の大きさに調整される。なお、縫合ライン６４から水漏れが発生しないよう、２重の縫合が行われてもよい。

続いて、図７（ａ）および図７（ｂ）を参照して、フィルタ７Ａの組立て方法を説明する。図７（ａ）および図７（ｂ）に示されるように、ろ材６３の上部開口６３ｅを通じて支持材６０をろ材６３内に収納する。ろ材６３の上辺が、上部縫合ライン６５において糸等を用いて縫合される。この場合も、上部縫合ライン６５から水漏れが発生しないよう、２重の縫合が行われてもよい。

図７（ｂ）に示されるように、支持材６０から突出する管部材６１の外端部６１ｂにろ材６３が被さるように、ろ材６３内に支持材６０を配置する。管部材６１の外端部６１ｂとろ材６３を挟むようにして、外側から、ソケット６６を管部材６１に取り付ける。このとき、接着剤等は用いられず、ソケット６６は、管部材６１に対して着脱可能に取り付けられる。管部材６１とソケット６６に挟み込まれた部分のろ材６３に、キリ等を用いて孔６３ｆを形成する。すなわち、管部材６１の外端部６１ｂの先端に重なる位置において、ろ材６３に孔６３ｆを形成する。この孔６３ｆは、たとえば１ｃｍ程度の直径を有し、通水口の役割を果たす。このようにして、支持材６０、ろ材６３、管部材６１およびソケット６６を有するフィルタ組立体６８が組み立てられる。

その後、図８に示されるように、３ｍｍ程度の線径を有する金属網で作製したスペーサ７０内にフィルタ組立体６８を入れ、ソケット６６を外部の配管（上記実施形態における流出管８等）に接続する。このように、フィルタ７Ａでは、ろ材６３の内部に定形性を有する支持材６０が配置されており、フィルタ組立体６８がスペーサ７０の内部に配置される。スペーサ７０には、たとえば、流出管８を支持するための金属製の支持金具が取り付けられてもよい。

フィルタ７Ａおよび流出管８からなるフィルタモジュールは、活性汚泥槽に設置される。ろ材６３の外側から水圧で処理水が流入する。活性汚泥はろ材６３によって分離される。ろ材６３の内側にはプラスチック製か金属製の網の箱が入っているため、ろ材６３が水圧に押されてつぶれることは無い。ろ材６３は常に散気管４からの曝気空気によって洗浄されるが、長期間使用するとバイオフィルムが発生し、取り外しての洗浄が必要になる場合がある。その際は、ソケット６６から外部の配管を取り外したのち、ろ材６３の袋の１辺の糸（たとえば上部縫合ライン６５）を取り外し、中から支持材６０と管部材６１を取り出す。ろ材６３に対して、薬剤洗浄または超音波洗浄を行い、ろ材６３の目詰まりを解消する。その後、ろ材６３を再度セットして使用することが出来る。ろ材６３に孔が空いた場合も、小さい孔であれば、小さく切り取った別のフィルタを接着剤で固定することで、孔を塞ぐことができる。

このようなフィルタ７Ａによれば、ろ材６３が目詰まりした際に、管部材６１とソケット６６を取り外すことによって、フィルタを切らずに交換できる。支持材６０と管部材６１、およびソケット６６は再利用可能である。取り外したろ材６３は薬剤に浸漬するか、または超音波洗浄機で洗浄することによって再生され、再度支持材６０に取り付けることが出来る。

上述の一実施形態では、プラスチック製の枠部３０が高価になりがちであり、また、モジュールの重さが重くなり、配管への着脱が困難な場合がある。織布３８が接着剤で固定されている場合には、織布３８の再利用は難しい。フィルタ７Ａによれば、安価な製作が可能であり、また、接着剤の使用が最小限に抑えられていることによって、フィルタ７Ａの分解やろ材６３の再利用も容易である。

なお、この実施形態のようにろ材６３の４辺すべてを糸で縫合するのではなく、図９に示されるように、上辺のみ上部固定具６９によって閉じた構成が採用されてもよい。このようなフィルタ組立体６８Ｂによれば、ろ材６３の交換時に糸の取り外しを行うことなく、ろ材６３を交換できる。上部固定具６９は、たとえば、一対の長尺の板材と、ネジ等の締結手段とを有する固定手段である。

続いて、図１０および図１１を参照して、変形形態に係る排水処理装置１Ｃについて説明する。図１０に示されるように、排水処理装置１Ｃは、フィルタ７Ｃと、流出管８Ｃと、流出管８Ｃに設けられた逆洗機構とを備える。フィルタ７Ｃは、上記一実施形態に係るフィルタ７と同様の構造である。ただし、フィルタ７Ｃは、混合液１０内に完全に水没した状態で設置されている。フィルタ７Ｃは、たとえば反応槽２に設置された支持台７１上に取り付けられる。なお、フィルタ７Ｃに変えて、上記変形形態に係るフィルタ７Ａが設置されてもよい。

流出管８Ｃは、フィルタ７Ｃの接続管３６に接続端７２ａが接続された立ち上がり部７２と、立ち下がり部７４と、立ち下がり部７４の下端のソケット７９に接続された受け管７３とを有する。立ち下がり部７４の上端には、ソケット８０を介して大気開放管７６が接続されている。大気開放管７６に設けられた逆洗時電磁弁７８は、通常運転時には開いて大気開放管７６が大気開放されている。逆洗運転時には、逆洗時電磁弁７８は閉じられる。

フィルタモジュール９Ｃの配管の上部が通常時は大気解放されていることで、フィルタ７Ｃでは、水位差により活性汚泥がろ過される。そのため、単純に逆洗水を流すと配管の上部から逆洗水が流出してしまうが、受け管７３には、流出側電磁弁７７が設けられている。この流出側電磁弁７７は、通常運転時には開かれている。流出側電磁弁７７が、逆洗運転時には閉鎖される。逆洗時電磁弁７８によって、逆洗水が大気開放管７６から流出（漏出）することが防止される。また、流出側電磁弁７７によって、処理水側に逆洗水が流出することが防止される。電磁弁は、大気側へ逆洗水が流出しにくい逆止弁でもよい。

フィルタモジュール９Ｃの交換時には、大気開放管７６およびソケット８０を取り外す。上述の一実施形態では、ろ過能力低下時のバッファとしてフィルタモジュール９の上方を水面から１ｍほど突出させていたが、本実施形態では、フィルタは全て水没しているため、逆洗時に水面上に出ていて目詰まりしていない部分から逆洗水が染み出すことが防止されている。逆洗は、たとえば１時間に１回、５分間実施する。タイミングと回数は変更可能である。なお、逆洗時には、原水の流入は停止する。
また、図１１に示されるように、複数の配管およびフィルタ７Ｃ（図では３つ）に対して１個の逆洗時電磁弁７８および流出側電磁弁７７が取り付けられてもよい。１モジュールにつき電磁弁を１個取り付けると、電磁弁の費用が嵩んでしまうため、図１１に示されるような複数の配管をまとめた構成を採用することにより、低コスト化を図ることができる。

なお、フィルタ７Ｃおよび流出管８Ｃを備えたフィルタモジュール９Ｃにおいても、フィルタモジュール９Ｃの取り外し方は上述の一実施形態と同様である。すなわち、立ち下がり部７４の下端に固定されたソケット７９を受け管７３から取り外す。その際に、ゴム栓付の金属棒で受け管７３の端部に蓋（栓）をすることで、活性汚泥の抜出を行わずにフィルタモジュール９Ｃの取り外しを行うことができる。この場合、図１０に示される範囲Ｘに相当する部品群（ソケット７９を含む）が、取り外される。なお、フィルタモジュール９Ｃは支持台７１の上に設置される。支持台７１は金属枠で出来ており、散気管４からの気泡がフィルタモジュール９Ｃのフィルタ７Ｃに当たるようになっている。

排水処理装置１Ｃによれば、排水処理装置１と同様の作用効果が奏される。また、電磁弁を用いた逆洗機構により、定期的に自動でフィルタ７Ｃが逆洗されるようになっている。これにより、フィルタ７Ｃの目詰まりが予防され、フィルタモジュール９Ｃを取り外してのフィルタ交換や超音波洗浄の頻度を減らすことができる。電磁弁は、大気側へ逆洗水が流出しにくい逆止弁でもよい。

１、１Ｃ 排水処理装置
２ 反応槽
３ 流入口
６ 網入り充填材
７、７Ａ、７Ｃ フィルタ
８、８Ｃ 流出管
９、９Ｃ フィルタモジュール
１０ 混合液
１１ 流出路
１２ 受け管
１２ａ 接続部
１５ 後処理槽
２０ ろ過液
２１ 網袋
２２ 充填材
３０ 枠部
３１ 側面
３１ａ 開口部
３６ 接続管
３８ 織布（ろ材）
４１ 第１縦管部
４１ａ 第１接続端（第１端）
４２ 横連結管部
４３ 第２縦管部（直管部）
４３ａ 第２接続端（第２端）
４３ｂ 上開放部
５０ 受け管閉鎖具
５１ 栓
５２ 棒
６０ 支持材
６１ 管部材
６３ ろ材
６６ ソケット
６８、６８Ｂ フィルタ組立体
７２ａ 接続端（第１端）
７９ ソケット（第２端）

Claims (4)

1. 曝気により撹拌された懸濁状態の活性汚泥と排水とを含む混合液を収容すると共に、槽内の液を槽外に排出させる流出路が取り付けられた反応槽と、
   前記反応槽に設けられ、前記混合液の全量を通過させるフィルタと、
   前記フィルタに第１端が接続されると共に前記流出路に第２端が接続され、前記フィルタを通過したろ過液を通す流出管と、を備え、
   前記反応槽の前記流出路は、前記流出管の前記第２端に接続されて前記ろ過液を受ける受け管を有し、
   前記流出管の前記第２端の管径は前記受け管の管径より大きく、前記第２端の内径と前記受け管の外径とがほぼ等しく、前記受け管に対して前記流出管の前記第２端が着脱可能に嵌め込まれており、
   前記流出管は、下側に位置する前記第２端と、上側に位置して前記混合液の液面上に突出し大気に開放された上開放部と、を含む直管部を有しており、前記直管部の前記上開放部を通して、前記受け管の内部に挿入されて前記受け管を閉鎖する栓を差し込んだり引き抜いたりすることができるように構成されている、排水処理装置。
2. 前記流出管の前記第２端は、前記受け管の真上に位置する、請求項１に記載の排水処理装置。
3. 前記フィルタは、前記混合液を通過させるための開口部が形成された枠部と、前記枠部の前記開口部の周縁に接合されたろ材と、を有し、前記混合液の液面下では、前記流出管の前記第１端に向かう接続口と前記開口部とを除き開口していない、請求項１または２に記載の排水処理装置。
4. 前記フィルタとは別の箇所で前記反応槽に設置されて、多数の充填材が収納された網袋を更に備える、請求項１～３のいずれか一項に記載の排水処理装置。

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