JPH02207897A - 微量汚染水の処理方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の目的） （産業上の利用分野） 本発明は、上水道の汚染水、汚染地下水および活性炭処
理、イオン交換処理などの高度処理の前処理に係り、８
１１４−Ｎ％ＢＯＤなどのＩｍ麿が５ａ９／１以下の撤
着汚染物質を含む微量汚染水の処理方法および装置に関
する。

（従来の技術） 近年、大都市およびその周辺の急速な開発により、河川
、湖沼、地下水などの水質汚染が進み、浄水場において
は通常の浄水処理である凝集沈殿、急速濾過、塩素消毒
に加え、前塩素処理、中部塩素処理で対応しているのが
現状である。その結果、トリへロメタンに代表される有
機塩素化合物（有害物質：厚生省の指導通知（昭和５６
年度）で暫定＃１１ｔＩＩ目標値０．１４／ｊ以下が定
められている）の生成など重大な問題を生じている。

したがって、通常の浄水処理で対応困難な８１１４−Ｈ
の除去、カビ臭物質、トリへロメタンなどの微量汚染物
質を低減化するための高度浄水処理が要求されるような
ってきた。この要求に対して、通常の浄水処理に生物処
理、活性炭処理、オゾン処理などを組み込んだ高度浄水
処理が考えられ、なかでも生物処理は、８１１４−Ｎ、
カビ臭物質の除去、トリへ〇メタンの生成低減などが期
待でき、さらに経済性や運転の容易さなどから生物濾過
処理が注目されている。ここでいう生物濾過処理とは、
溶解性物質を生物学的に酸化処理する浄水機構と浮遊性
物質を除去する濾過機能とをもたせたものである。

この生物濾過処理として、その濾過速度が５〜１０ｍ／
日と低速の重力式緩速濾過装置は、すぐれた生物学的な
浄水機構と一過機能とを有し、その生物学的な酸化作用
はＰ″ＭＪＩの表層または表層よりわずかに下った下層
で盛んである。しかしながら、重力式緩速濾過装置は、
すぐれた特徴があるにもかかわらず低速濾過であるため
、広大な敷地面積を要するなどの問題があった。

このような重力式緩速濾過装置を改良したものとして、
特公昭５５−１６７１９号公報に記載されているように
、都市下水、産業廃水などを活性汚泥法などで２次処理
した２次処理水を高度処理するために、重力式濾過装置
の濾過層よりも上方にエアレーション装置を設け、この
エアレーション装置でエアレーションして被処理水に溶
存酸素の供給およびＦ３１１１ｍの表面部を攪拌し、さ
らに被処理水を重力式１過装置で重力式濾過を行なう有
機汚水の処理方法およびその装置が知られている。

（発明が解決しようとする課題） 上述の特公昭５５−１６７１９号公報に記載の方法は、
−退居のＰ材よりも上方でエアレーションを行なうため
、被処理水のＮ１１４−Ｎ、　ＲＯＤなどの酸素消費物
質を一過層内で生物学的に酸化するのに必要な酸素量が
不足する。そして、この不足する酸素量は処理水を再循
環することにより補足している。その結果、濾過速度が
循環量だけ加速され、損失水頭の増大となり、濾過持続
時間が短くなる。したがって逆洗浄を頻繁に行なう必要
がある。さらに、＃’［を形成するＰ材の粒径が大で比
重が２４６と大きいため、−退居の逆洗浄に多量の洗浄
水を要し、長期間の使用により徐々に一過持続時間が短
くなるという＠題もある。

本発明の目的は、重力式濾過装置の一過層上部で捕集さ
れる好気性微生物に充分なＭ県を供給して微生物反応を
促進させ、ざらに１過持続時間を増大させるととともに
、−退居の逆洗浄を容易にかつ確実に行なうことができ
る微量汚染水の処理方法および装置を提供することにあ
る。

（発明の構成） （課題を解決するための手段） 本発明の請求項１の微量汚染水の処理方法は、重力式濾
過装置のｙｒｍｍ内の上部でエアレーションを施し、被
処理水に溶存酸素の供給をするとともに、上記ｙｉ’ｒ
ｓｍの上部のＰ材を攪拌させるものである。

本発明の請求項２の微量汚染水の処理装置は、重力式濾
過装置の一過層内の上部にエアレーション装置を挿入し
たものである。

さらに、本発明の請求項３の処理装置は、上記エアレー
ション装置を、上記Ｆ３１１層の上端からＰ３ａｌＩｌ
の厚さの略１／３の位置に配置したものであり、請求項
４の処理装置は、上記１過層を形成するＰ材の比重を１
．６以下で、エアレーション装置の上方のＰ材の粒径が
エアレーション装置の下方のＰｕの粒径よりも小である
ようにしたものである。

（作用） 本発明の微量汚染水の処理方法は、重力式濾過装置の濾
過層内の上部でエアレーションを施すことにより、重力
式濾過により被処理水中の微生物が集中し易い一過層内
の上部にエアレーションを集中させ、溶存酸素を供給し
て微生物を活性化して生物処理を促進させ、かつ−材を
攪拌して微生物反応をさらに活発に行なわせる。　　ま
た、本発明の処理装置では、−退居内の上部に挿入され
たエアレーション装置により一過層内の上部に集中した
微生物に集中的に酸素が供給され、微生物が活性化され
る。

また、エアレージコン装置は、−退居の厚さの上端から
略１／３の位置に設けることにより、−退居で微生物が
集中し易い一過層の上部略１／３にエアレーションが集
中される。

さらに、−退居を形成する濾材の比重を１．６以下と軽
最にすることにより、逆洗浄を容易かつ確実にし、かつ
エアレージコン装置の上方の濾材をエアレージコン装置
の下方の濾材よりも小径にすることにより、エアレージ
コン装置の上方の一過層の表面積が大となり、微生物が
集中し易い一過層上部の微生物濃度が一層高められる。

（実施例） 本発明の装置の一実施例を図面を参照して説明する。

１は重力式濾過装置で、濾過１ｆ１２と、この濾過槽２
内の被処理水の水面下に層厚１ｍ〜３ｍで形成されたＦ
′１Ａｌ１３と、この濾過１１３の下端を支持した支持
床４とからなり、この支持床４は通水性支持材５で支持
され、この支持材５の下方に通水空間６が形成されてい
る。上記−退居３は、上端より層厚の略１／３の位置に
エアレージコン装置７が設けられ、上部濾過層８と下部
濾過１Ｉ１９とに区分されている。この上部−退居８の
濾材１０は比重が１．６以下の珪藻土またはアンスラサ
イト等よりなり、直径３ａｍ〜４ｍの略球形に形成され
、濾過１３の上部略１／３に充填されている。また、下
部−退居９を形成する濾材１１は上部濾過Ｎ８の濾材１
０と同一材料、同一比重で直径５繻〜７Ｍの略球形に形
成され、濾過層３の下部略２／３に充填されている。そ
して、上下の濾材１０．１１の粒径の差は、２＋ｗ〜４
ａｍの範囲である。

また、上記支持床４の厚さは０．３ｍ　〜Ｏ，５１ｒＬ
。

この支持床４を形成する濾材１２は、前記上部一過層８
および下部ｔＰＷｌｉ＠９の濾材１０．１１と同じ材質
の同じ比重で、粒径は下部の濾材１１よりも２ｊＩ＃１
〜４ｊｗ＋の範囲で大きいものを使用する。

上記エアレージコン装置７は、散気管状または散気盤状
に形成されているとともに、送気管１３を介してブロア
ー１４に連結されている。

また、上記濾過１１３の下部の通水空間６には洗浄用エ
アレージコン装置１１５が挿入され、上記送気管１３の
途中から分岐した分岐送気管１６に連結されている。

１１は原水貯槽で、原水管１８が導入されているととも
に、途中に原水ポンプ１９を有する原水供給管２０が導
出され、この原水供給管２０が前記濾過槽２の上部に導
入されている。

また、上記濾過槽２の下部の通水空間６には集水装Ｍ２
１が挿入され、この集水装置２１から導出した処理水管
２２は濾過槽２の水面の高さまで立ち上らせた後、下方
の処理水貯槽２３に尋人され、かつ、処理水管２２の上
端からは大気圧管２４が上方に突設されている。

また、上記処理水貯槽２３の上部からは処理水導出管２
５が導出されているとともに、下部からは途中に逆洗水
ポンプ２６を有する逆洗水管２１が導出され、上記処理
水管２２の下端に連通されている。

さらに、上記濾過槽２の水面の上方にトラフ２８が設け
られ、このトラフ２８に連結した洗浄排水管２９が洗浄
排水貯槽３０に導入されている。

次に、上述の装置を用いた汚水の処理方法を説明する。

ＢＯＤ　、　８１１４−Ｈなどの濃度が５ＩＲｇ／Ｊ！
以下の溶解性の汚染物質を微量に含む被処理水としての
原水が、原水導入管１８により導入されて原水貯槽１７
に貯留される。

次に、被処理水は原水ポンプ１９により原水供給管２０
で重力式濾過装＠１の濾過槽２の上部から導入され、濾
過１！！２内の一過層３を重力によって下向流で通水す
る。

このとき、被処理水が含む微量の汚染物質は、殆んど濾
過層３の表層部で捕捉される。しかも、ｆ’３１１１３
の上部略１／３を占める上部濾過１１８は濾材１０の粒
径が小さいため上部−退居８の表１１ｉｌｉ積が大きく
なり、微生物の密度が一１！高められた状態となってい
る。

また、上部）ＦＶＡｌ１８の下端に挿入されたエアレー
ション装＠７からは、ブロアー１４より送気管１３を介
して１００Ｔｄ／Ｔｄ／ｄａｖ〜２００Ｔｄ／ＴＩＬ／
ｄａｙの速度で送り込まれた空気が噴出され、高密度で
微生物が存在する上部濾過ＷＪ３が攪拌されるととも＆
：ｌｌＩ素が供給され、好気性状態となる。そして、上
部１過層８内では、好気性、微生物によるＮ１１４−１
４．　ＢＯＤなどの微量の溶解性物質（酸素消費物質）
が酸化分解される。

次に、微（至）の汚染物質を除去された被処理水は、下
部１過層９を流下し、重力式濾過作用によりＳＳなどの
浮遊性物質が除去される。

上述のように、上部濾過Ｊｉｉｆｆ８と下部１過層９で
溶解性物質と浮遊性物質とがへ度に除去され、ＮＨ４−
Ｎ、　ＲＯＤなどを１■／ｉ以下にした被処理水は、下
部の集水装置ｔ２１から処理水管２２により処理水貯槽
２３に導入されて貯留され、さらに処理水貯槽２３の上
部から処理水導出管２５により次の処理工程へ導かれる
が、一部は逆洗浄水として使用される。

次に、濾過１１３および支持床４の逆洗浄時には、まず
、プロワ−１４から分岐送気管１６を介して洗浄用エア
レーション装置１５に空気を送り、支持床４、ｐｍｍｓ
の下方から空気を逆流させ、次に、処理水貯槽２３から
逆洗水ポンプ２６で逆洗水管２１を介して処理水の一部
を下部集水装置１２１に送り、下Ｉ！ｇＩ集水装置２１
から逆流させて濾過層３および支持床４を洗浄する。

洗浄排水は、濾過槽２内の上部のトラフ２８から取出し
て洗浄排水管２９より洗浄排水貯槽３０に導入される。

濾過Ｈ３および支持床４を形成するＰ材１０゜１１、１
２は何れも比重１，６以下の略球形で、上部−退居８よ
り支持床４へと順次２ａｍ〜４ｍｓ＋の範囲で径大に形
成されているため逆洗浄が効率的に行なわれる。

本発明の効果を確認するために、エアレーショ、ン装置
の！１Ｑｉｆｉ位画、を材の比重および形状、エアレー
ションされるｔ材の粒径に関し、次の条件で実験を行な
った。

（１）　　重力式濾過装置の仕様 表−２原水の組成 伝）　処理条件 原水は表−２に示す組成で、主な水質は８＋１４−Ｎ、
　ＢＯＤをそれぞれ５ｑ／１と一定にした。

通水は下向流で行ない、を過速度（ｍ／ｄａｙ）を変化
させることによって負荷を増大させ、１過層容積当りの
硝化能力などの濾過効率を検討した。なお濾過効率の評
価は、ＮＨ４−Ｎ除去率９０％以上、処理水のＮＨ４−
Ｎ　Ｏ，５ＭＩ／１以下の硝化能力を基準にした。

実験例１： エアレーション装置の設置位置に関する実験。

実験例１として、表１の仕様の重力式１過装置を用い、
−退居全体を比重１．５２　、粒径６厘、略球形のＰ材
で形成し、この−退居内の上端から１／３の厚さの位置
にエアレーション装置を設け、上記（２）の処理条件で
運転した。

比較例１とし、比重２．６、粒径６網の扁平形状の砕石
をＰ材として実験例１と同様にｙｐｓ層を形成し、この
Ｆ３１１１１よりも上方の水中にエアレーション装置を
位置させ、また、処理水は循環させ、上記（２）の処理
条件で運転した。

結果を表−３に示す。

表−３ 表３より一過閣内の上から１７３の位置にエアレーショ
ン装置を設けた実験例１が、濾過層の上方の水中に設け
た比較例１に比べて原水の８１１４−Ｎを９０％除去す
る濾過速度（ＬＶ）は２倍以上を示し、高速濾過が可能
なことを示している。

また、濾過持続時間についても、実験例１は比較例１の
２日〜３日に比して５日〜６日と長い一過持続時間を示
した。その原因は、実験例１の濾材は、比重１．５２で
形状が略球形であるのに対して、比較例１の濾材は、比
重２．６と大きく、かつ形状が扁平であるため、濾過層
の逆洗浄時に、逆洗浄が不十分かつ困難であることにも
よるが、ざらに比較例１のエアレージ３ン￥Ａ＠の位置
が一過層の上方の水中であり、さらに、処理水を再循環
させていた。このため、比較例１は、濾過速度が循ｍｍ
だけ加速されて損失水頭の増大となり、濾過持続時間が
短縮されるという欠点があることがわかった。

実験例２； 濾材の比重と形状に関する実験。

実験例２として濾過層の上端から１／３までの上部濾過
層の濾材の比重を１．′５２　、粒径を４ｍｓ＋の略球
形とし、残りの２７３の下部濾過層の濾材の粒径を６腫
とし、比較例２として）ｆ’３１ａｌｌ全層の濾材を比
重２．６、粒径６ａｍ、扁平形状で形成し、実験例２、
比較例２ともに一過層内の上端から１／３位置にエアレ
ーション装置を設け、実験例２、比較例２ともに実験例
１と同様な処理で運転し、下部集水装置からプロワ−に
より先に空気を逆流させ、次に逆流ポンプによって処理
水を逆流させて１過層を逆洗浄した。

その結果を表−４に示す。

（以下次頁） 表−４ 表−４から比重１．５２で略球形の濾材を用いた実験例
２の逆洗浄速度（水）は、０．３７　ｍｌｇａｉｎに対
し、比較例２では０．７８　ｍ／ｓｉｎであった。また
、実験例２の逆洗浄時間（水）は、４１０に対し比重２
．６で扁平形状の比較例２では５−ｉｎであった。

したがって、実験例２による一過層の逆洗浄は比較例２
に比べて逆洗浄速度および逆洗浄時間ともにずぐれてお
り、逆洗浄に用いる水量は少くてすみ、経済的であるこ
とがわかる。また、実験例２は一過層が十分に洗浄され
るので、濾過持続時間も延長される。

これらの効果は、実験例２のＰ林の比重が１．５２と小
さく、流動化され易く、また、形状が略球形であるのに
対し、比較例２はＰＩ３の比重が２．６と大きく、形状
が扁平であることに原因するものである。

さらに、Ｆａｌｌ容積当りのＳＳ量は実験例２の１．０
７９７１に対し比較例２は０．７９９／１と小さい。こ
れは実験例２の濾材の比重が小さく、微生物や浮遊性物
質などの捕捉量が大きいことを示している。

実験例３： エアレーション装置の上方の濾材の粒径に関する実験。

実験例３は実験例２と同じで、エアレーション１ｉ置の
上方の濾材が４麿、下方の濾材は粒径が６ａｍであり、
比較例３は実験例３においてエアレーション装置の上方
の濾材の粒径も６１１１１１として一過層全体の濾材を
比重１．５２　、粒径６ａｍの略球形のものとした。そ
して、実験例３、比較例３ともに濾過層の上端から１／
３の位置にエアレーション装置を挿入し、実験例１と同
様に運転した。

その結果を表−５に示す。

（以下次頁） 表−５ 表−５より、原水のＮ１１４−Ｎ、　５ｍｇ／Ｊ！を９
０％除去する一過速度（ＬＶ）はエアレーション装置の
上方の濾材の粒径が４ａｌｌと小径の実験例３の２５６
ｍ／ｄａｙに比べて濾材の粒径が６ａｍ＋と大径の比較
例３は１５２ｍ／ｄａｙであり、実験例３の処理効果が
高いことが確認された。

これは、空気が供給されて微生物反応が行なわれるエア
レーション装置の上方で「材の粒径を小さくすることに
より濾過層容積当りの表面積が大きくなり、−退居内の
微生物（至）が高密度となり、容積当りの処理能力は増
大し、濾過速度を高めることになるからである。

なお、濾材の粒径を小さくするほど濾過層容積当りの表
面積は大きくなり、濾過速度を高めることができるが、
一方それにつれて損失水頭が増大し、濾過持続時間は短
くなり、頻繁な逆洗浄を行なう必要があり、効率的でな
い。

したがって、エアレーション装置の上部の濾材の粒径は
３ｍ〜４　Ｍ、下部の濾材の粒径は５ｍ〜７Ｍの範囲が
適当である。

実験例４ 一過層内のエアレーション装置の位置決め実験。

（１）　　エアレーション装置より下方の一過層の厚さ
についての実験。

上面にエアレーション装顕を設けた厚さ１ＴｒＬ〜２ｍ
のｔ渦層上に、比重１．６以下の軽濾材を厚さ５００ｍ
ｇ〜１１０００ａ充填して微量汚染物質の除去効果を実
験した。

その結果微量汚染物質の浄化機能と十分なＰ過機能を得
るために必要な軽−材及び−退居の厚さは、軽濾材の厚
さが５００ｍ５＋でＰ３ａＷＪの濾材の粒径が５ｊＩＩ
±１では一過層の厚さは１ＴｒＬ以上、軒１材の厚さが
１１０００ａでｔ材粒径が１０ＩＩＩＩ±１では一過層
厚さは２ｍ以上必要であることがわかった。その厚さ以
下では、ｒ過機能は低下し処理水に浮遊物質（ＳＳ）な
どが流出し、濾過効果が低下する。

したがって、−退居内にエアレーション装置を設ける位
置は、軽１材を含めた一過層の厚さの上から略１／３が
適当であることがわかる。

（２）−退居内の８１１４−Ｈの硝化状況についての実
験。

表−１に示す仕様の重力式濾過装置を用い、表−２に示
す組成の原水に純酸素を加えた被処理水を濾過槽の上方
から供給して８１１４−Ｈの硝化状況を調べた。濾過層
は全層を比重Ｌ５２　、粒径６１ｍ１の濾材で形成した
。その結果を第２図に示す。

第２図より、を退居の上部１／３（流入側）でＮＨ４−
Ｈの減少は非常に大きく、−退居全体からみると流入側
で活発で、流出側になると漸減している。

したがって−退居がＮＨ４−Ｈの硝化に有効に利用でき
る高さは、流入側より１／３付近までであることがわか
る。したがって、エアレーション装置は、濾過層の上端
から略１／３の厚さの位置に設けることが適当であるこ
とがわかる。

（発明の効果） 本発明によれば、重力式濾過装置を用いてＮＨ４−Ｎ、
　ＢＯＯ等の汚染物質を微量に含む被処理水を処理する
に際して、ｙｔｓｓｍ内の上部でエアレーションを施す
ことにより、−退居内上部の溶存酸素濃度を＾め、好気
性微生物を活性化させて汚染物質を分解させることがで
き、同時にエアレーションにより＝ｐｓｖｓ上部の濾材
が攪拌されて分解反応を一層促進させることができる。

また、エアレーション装置の位置を一過層の上端から略
１／３にすることにより、汚染物質が集中している部分
に集中的にエアレーションが施される。

さらに、−材の比重を１．６以下でかつ上方の濾材の粒
径を小径にすることにより、−退居の逆洗浄が容易でか
つ確実に行なわれ、１過持続時間を延長させることがで
きる。また、上方の濾材を小径とすることにより、濾過
層上部のＰ材容積当りの表面積が大きくなり、汚染物質
の除去効果を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の微ｔｋＦＦｉ染水の処ｙ装置の一実施
例を示ず工程説明図、第２図は一過層の厚さとＮ１１４
−８１１度の関係図である。 １・・重力式濾過装置、３・・濾過層、７・・エアレー
ション装置、１０．１１・・１材。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）重力式濾過装置の濾過層内の上部でエアレーショ
   ンを施し、被処理水に溶存酸素の供給をするとともに、
   上記濾過層の上部の濾材を攪拌させることを特徴とする
   微量汚染水の処理方法。
2. （２）重力式濾過装置の濾過層内の上部にエアレーショ
   ン装置を挿入したことを特徴とする微量汚染水の処理装
   置。
3. （３）エアレーション装置は、濾過層の上端から濾過層
   の厚さの略１／３の位置に配置したことを特徴とする請
   求項２記載の微量汚染水の処理装置。
4. （４）濾過層を形成する濾材の比重は１．６以下で、エ
   アレーション装置の上方の濾材の粒径がエアレーション
   装置の下方の濾材の粒径よりも小であることを特徴とす
   る請求項２または３記載の微量汚染水の処理装置。