JPH03258397A - 嫌気・好気生物膜処理装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、比較的汚濁の進んだ河川水や湖沼水、もしく
は生活廃水や産業廃水等を生物学的に浄化する技術に関
するものである。

〔従来の技術〕

生物処理技術は古くから利用され、今日においてもよく
普及され、水処理分野ではなくてはならないものである
。なかでも、微生物付着用の粒状濾材を充填し、濾床閉
塞を防止するために洗浄を間欠的に行う技術は効率的な
処理ができる。特に、洗浄方法として特願昭６２−６４
０５０号等のような粒状濾材を移送させる方式（移床式
生物膜濾過）は、逆流洗浄を行う方式と比べて洗浄設備
が簡潔であるため、処理規模の小さいところでは重宝が
られている。加えて、濾材が徐々に移動するたす、ＳＳ
捕捉能力においても逆流洗浄方式より優れていることが
明らかになってきている。従って、比較的ＳＳ濃度の高
い流入水にも利用できるようになり、適用範囲が飛躍的
に高まった。

〔発明が解法しようとする課題〕

しかしながら、流入水の溶存ＢＯＤ濃度が高い場合では
、処理条件としてＢＯＯ負荷条件がＳＳ捕捉条件を上ま
わるため、せっかくの特徴を生かしきれないことがある
。本発明では、このような場合でも移床式生物膜濾過の
特長を最大限に発揮させようとするものである。

さらに、従来の移床式生物膜濾過槽では８［ＩＤやＳＳ
は除去できたが、窒素は十分に除去できなかった。本発
明は移床式生物膜濾過槽のＳＳ捕捉能力が高いと言う特
長を最大限に活用し、ＢＵＤ　、　ＳＳと共に窒素をも
効率的に除去しようとするものである。

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解消することに
より、移床式生物膜濾過の特長を最大限に発揮できると
共にコンパクト性に優れ、かつ運転管理の容易な、しか
も処理効率の高い生物膜処理装置を提供することにある
。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の目的は、下記の本発明、即ち、（１）濾材層を
有し、該濾材層内に散気管と集水管を配備し、かつ濾材
層の濾材を移送することにより生物膜の洗浄を行う移床
式生物膜濾過槽および該移床式生物濾過槽の外周部を囲
繞するように嫌気槽を配設し、該嫌気槽は、微生物担持
体及び該担持体を保持する保持体からなる槽内への配設
及び槽外への取り外し自在で且つ槽内原水に上下迂流を
生じさせるための迂流部材を有すること、および原水流
入口及び嫌気槽処理水の流出口を有することを特徴とす
る嫌気・好気生物膜処理装置、（２）該移床式生物膜濾
過槽は、中央にエアリフトポンプが垂直配備され、該嫌
気槽は、移床式生物濾過槽の外周部に同心円状に付設さ
れ、シート状である該微生物担持体を板体である該保持
体に張り付けられた迂流板である該迂流部材が垂直配備
され、少なくとも１カ所に槽内液を遮断する仕切板が垂
直配備され、該仕切板の一方の壁面付近に原水流入口が
配され、および該他方の壁面付近に移床式生物濾過槽へ
の流出口が配されたことを特徴とする上記（１）記載の
生物膜処理装置、（３）該移床式生物膜濾過槽の流出水
を嫌気槽に循環する配管を付設したことを特徴とする上
記（１）又は（２）記載の嫌気・好気生物膜処理装置、
（４）該移床式生物膜濾過槽の洗浄排水を嫌気槽に循環
する配管を付設したことを特徴とする上記（１）〜（３
）の何れか１項記載の嫌気・好気生物膜処理装置、 （５〕　　上記（１）の嫌気・好気生物膜処理装置にお
いて、該嫌気槽と該移床式生物膜濾過槽との間または該
嫌気槽の内部空間の一部に代替して沈澱槽を付設したこ
とを特徴とする嫌気・好気生物膜処理装置、 （６）該移床式生物膜濾過槽の洗浄排水を嫌気槽に循環
する配管を付設したことを特徴とする上記（５）記載の
嫌気・好気生物膜処理装置、および（７）前記沈澱槽の
濃縮汚泥を嫌気槽に戻す配管を付設した上記（５）又は
（６）記載の嫌気・好気生物膜処理装置、 により達成される。

又、上記（５）記載の発明における好ましい態様として
、以下（８）〜（９）を挙げることができる。

（８）該移床式生物膜濾過槽は、中央にエアリフトポン
プが垂直配備され、該嫌気槽は、移床式生物濾過槽の外
周部に同心円状に付設され、シート状である該微生物担
持体を板体である該剛体に張り付けられた迂流板である
該迂流部材が垂直配備され、少なくとも１カ所に槽内液
を遮断する仕切板が垂直配備され、該仕切板の一方の壁
面付近に原水流入口が配され、および該他方の壁面付近
に沈澱槽への流出口が配されたことを特徴とする上記（
５）記載の生物膜処理装置。

（９）該移床式生物膜濾過槽の流出水を嫌気槽に循環す
る配管を付設したことを特徴とする上記（５）〜（８）
の何れか１項に記載の嫌気・好気生物膜処理装置。

本発明において、移床式生物膜濾過槽の外周部を囲繞す
るように付設される嫌気槽は、該嫌気槽内壁（嫌気槽を
構成する壁の内核濾過槽のより近い壁）と移床式生物膜
濾過槽壁との間、あるいは嫌気槽の内部空間の一部を仕
切って沈澱槽、汚泥貯留部、洗浄排水貯留部、原水調整
部、処理水部等を設けるように配備してもよい。この場
合、嫌気槽、沈澱槽、移床式生物膜濾過槽および該所望
槽からなる群を連絡させる配管は処理方法に応じて適宜
選定できる。例えば、沈澱槽を設けた場合には、濃縮汚
泥の少なくとも一部を嫌気槽に循環するようにしたり、
処理方法に応じて適宜設定すればよい。

該移床式生物膜濾過槽及び嫌気槽の外壁形状は上記条件
を満足するならば、特に限定されず任意゛の形状が許容
されるが、特に好ましくは、円筒状である。

本発明においては、該迂流部材を嫌気槽に配設すること
により、迂流（即ち、原水流入口から処理水流出口への
水の流れを上下に迂回させるような流れ）を生じせしめ
て、該担持体に付着した微生物、例えば、Ｃｌｏｓｔｏ
ｒｉｄｉｕｍ　ａｃｅｔｏｂｕｔｙＬｉｃｕｒａ等の基
質分解菌、メタン菌、脱窒素面等により生物処理するこ
とにより、原水含有の蛋白質等の高分子有機化合物の低
級脂肪酸等への有機物の分解、該有機物のメタン化、Ｎ
０Ｘ−Ｎの窒素ガスへの還元等の処理が行われる。これ
ら嫌気処理は、各種処理機能別に区分けしてもよいし、
混在したものでもよい。前者の場合、該嫌気槽を各種処
理機能別に空間を仕切って構成するとよい。

該嫌気槽に配備される該迂流部材は、被処理水に対し上
下迂流を生じさせ、且つ槽への装着及び槽からの脱着が
槽上部から容易に実施できる形状及び形態であれば特に
限定されないが、通常、複数の分離された板体等の部材
の組から構成される。

しかし、必ずしも分離されている必要はなく、それら組
を適当な部材で連結させてもよい。

従って、該微生物担持体の形状およびこれを保持する保
持体の形状も限定されないことは自明である。

該迂流部材の保持体としては、処理中に変形したり、腐
食したりしないものが望ましく、例えば、金属材料、樹
脂等から形成され、特に、自由に折り畳める、巻き取れ
る等の性質を有することが好ましく、通常、複数の例え
ば、板を簾状に構成したもの等が例示される。そして、
該保持体は、体成形されたものであってもそうでなくと
もよい。

該微生物を付着・増殖させるた島の該担持体の具体例と
しては、該機能を有するのであれば特に限定されないが
、好ましくは、各種ポリマー、例えば、ウレタン等から
形成された繊維、フオーム等をシート状に加工したもの
等が好ましい。

また、該担持体は、該保持体に保持されるが、その保持
手段としては特に限定されず、物理的、化学的保持手段
が適用できる。好ましくは、該担持体を該保持体に接着
剤等で接着させて使用することが好ましく、該担持体と
して、感圧あるい感熱接着剤からなる層を予め設けてお
けば、装着、脱着時の作業が省力化されるので好ましい
。

本発明に用いられる移床式生物膜濾過槽における濾材の
移送方法は、公知のものなら何れのものも利用できるが
、好ましくは、エアリフトポンプにより下層の濾材を上
部に移行させることにより生物膜の洗浄を実施する方法
である。

本発明では、原水は、当初嫌気槽で処理された後、移床
式生物膜濾過槽もしくは沈澱槽を介して移床式生物膜濾
過槽に移送される。そのため、嫌気槽は、少なくとも一
箇所に原水流入口を有し、且つ嫌気処理された水を該移
床式生物膜濾過槽もしくは沈澱槽へ送るための流出口を
有していなければならないが、該原水流入口と該流出口
は、それらが互いに一致もしくは重複する部分があるこ
とを許容し得るが（例えば、人為的に移動する場合等）
、好ましくは、別個に設けられる。又、これら原水流入
口と該流出口とは複数または複数組設けてもよい。

所で、該移床式生物膜濾過槽への流入水は嫌気槽処理で
処理されずに残された汚水成分、例えば、５−ＢＯＤ　
　（溶解性ＢＵＤ　）　、ＳＳ　（嫌気槽処理で新たに
発生したＳＳを含む）　、ＮＨ４＋等が含有され、これ
ら汚水成分は、物理的濾過及び該濾過槽の生物膜を構成
する好気性菌（嫌気性菌が含まれてもよい）により５−
ＢＯＤの資化や硝酸化によって浄化され、汚水成分の除
去が行われる。

さらに、移床式生物膜濾過槽において生成したＮ０Ｘ−
Ｎ　（Ｎｏ２−ＮやＮ０３−Ｎ）を脱窒素するためには
、処理水を嫌気槽に返送、循環すればよい。嫌気槽内の
脱窒素面によってＮ０Ｘ−Ｎが窒素ガス（Ｎ２）に転換
し、除去することができる。

また、該濾過槽における濾材層の洗浄によって、生また
は死滅微生物等を主体とする汚泥の剥離、ＳＳ、　ＢＯ
Ｄ等を主体に含む汚水が生じ、これらは、通常、一体と
成った洗浄排水として、あるいは、該洗浄排水を固液分
離した濃縮汚泥として系外に排出されるが、本発明にお
いては、この洗浄排水を上記配管の連絡の仕方で述べた
ことと同様に配管を設けて嫌気槽に返送・循環すること
ができる。

この場合、本発明における洗浄排水とは、上記通常の洗
浄排水の意味の他に上記固液分離した液分のみの状態、
濃縮汚泥のみの状態をも包含するものである。

この洗浄排水の少なくとも一部は、前記嫌気槽に直接返
送・循環して処理してもよいし、前記沈澱槽あるいはこ
の洗浄排水専用の前記洗浄排水貯留部に一時移送して固
液分離し、その液分および／または濃縮汚泥を嫌気槽に
返送・循環して処理してもよい。

〔作用〕

以下、本発明の詳細な説明する。

先ず、−船釣に使用されている移床式生物膜濾過槽（槽
：径２．２ｍ（φ）　Ｎ５．４ｍ（ｌ（）　、濾材：ア
ンスラサイト；粒径３〜６ｍｍ、濾材層厚２．５ｍ）の
処理能力を調査したところ、５−ＢＯＤ除去能力（ＣＢ
Ｏ，）で約１　ｋｇ−ＢＯｎ／　ｍ’　・日（但し、５
−ＢＯＤ　は溶存ＢＯＯ）、ＳＳ捕捉能力（Ｃｓｓ　）
で約６　ｋｇ−３Ｓ／　ｍ’　・日程度であり、ＳＳ捕
捉能力が５−ＢＯＤ除去能力の６倍程度であることが分
かった。移床式生物膜濾過槽が最も有効に利用されるた
めには、ＣＢＤＤとＣ３Ｓの両方が最大値に近いことが
望ましい。そこで、原水水質の５−ＢＯＯとＳＳからＬ
Ｖ１２０ｍ／日、濾材層厚２．５ｍのときの５−ＢＯＤ
とＳＳとの負荷量をマトリックスにして示すと、次の通
りである。

表−１ 峠及び′の単位は■／ｌ ＋３：Ｓ−８００Ｘ　１２０ｍ／日　＋２．５ｍ＋１０
００（ｋｌｏｏｏ（／ｍ’　６日）表−１によれば、５
−ＢＯＤ　２０■／ｌを越えるとＳＳ捕捉能力には十分
余裕があるにもかかわらず、Ｓ−ＢＯＤ除去能力の面で
処理が不十分になることがわかる。

従って、何らかの手段を講じて原水中の５−ＢＯＤをＳ
Ｓに転化することによって、移床式生物膜濾過槽での処
理能力が飛躍的に増大できることがうかがえる。そこで
、５−ＢＯＤのＳＳ転化手段として、生物学的な脱窒素
反応やメタン発酵などの嫌気的生物処理作用を利用する
ことにし、そのために嫌気槽を設置した。

しかし、単に嫌気槽を併設するだけでは移床式生物膜濾
過槽の特長を生かしきれない。構成要件がすくなくコン
パクトであるという特長を維持したままで、嫌気槽を併
設しなければならない。最も有効な手段は、移床式生物
膜濾過槽の外周部に同心円の槽をつくることである。

その場合、（嫌気槽での）微生物接触とショートパス防
止を兼ねて、嫌気槽での水の流れを上下迂流式にし、迂
流板に微生物接触材を張り付け、迂流板を取り外し可能
にすれば、 ■：微生物接触のために、新たに動力を用いる必要がな
い。

■：微生物濃度を高く維持できる。

■°　目詰まりが生じにくい。

■二号−の目詰まりしたときでも容易に解決できる。（
迂流板を一枚ごとに取り外し、洗浄したり、場合によっ
ては、迂流板を上下にゆするだけでも良いため、目詰ま
り対策が容易である。）等の大きな効果が期待できる。

よって、効率的な窒素除去と５−ＢＵＤのＳＳ転化が図
れる。

また、移床式生物膜濾過槽の洗浄排水中には多量の微生
物が混入しているので、洗浄排水もしくは洗浄排水の濃
縮汚泥を嫌気槽に戻すと、嫌気槽での微生物濃度を上げ
ることができる。その結果、さらに効率的な嫌気処理が
でき、場合によっては生物学的なリン除去をも可能にな
る。

さらに、移床式生物膜濾過槽の洗浄排水中の汚泥を嫌気
槽に積極的に戻すと、移床式生物膜濾過槽への流入水Ｓ
Ｓが高くなり、５＝ＢＯＤ除去能力に比べＳＳ捕捉能力
の方が不足することも当然考えられる。このような場合
には、嫌気槽と移床式生物膜濾過槽との間に沈澱槽を設
ける必要がある。沈澱槽の大きさは、表１のマトリック
スに基づき、移床式生物膜濾過槽でのＳＳ捕捉能力と５
−ＲＯＤの除去能力の両方が最大値になるように決定す
れば良い。勿論、この沈澱槽の汚泥を嫌気槽に戻して良
いことは言うまでもない。

〔実施例〕

図面に従って、本発明の一実施態様及びその作用を説明
する。第１図は処理槽の一実施例を示す平面図、第２図
は同縦断面図を、第３図は嫌気槽の一実施例を示したも
のである。第４図〜第６図は、本迂流部材の一例である
迂流板の設置状況を、第７図及び第８図は本微生物担持
体の一例である接触材の張りつけ方法を示したものであ
る。

原水１は、仕切板２付近の原水流入口３から嫌気槽４に
至る。嫌気槽４には迂流板５Ａ、５Ｂが垂直に配備され
ている。ガイド６を配備すると、迂流板５Ａ、５Ｂを容
易に出し入れできる。迂流板５Ａ、５Ｂの材質は、特に
問わないが、ＦＲＰやＰｖＣのような軽くて上部なもの
が良い。”すだれ”のように巻き取れるものであれば、
出し入れの作業が楽であり、更に望ましい。

また、迂流板５Ａ、５Ｂには微生力付着用の接触材７を
張り付ける必要がある。接触材７は三次元網目構造を有
し、空孔率が９０％以上、目開きが１虹以上のものが望
ましい。空孔率が低く、目開きが１ｍｍ以下であると、
接触材７の表面に生物膜が覆い、内部が有効に利用され
ないので、好ましくない。接触材７はう渡板５Ａ、５Ｂ
の全面に張り付けても良いが、第５図のように適当な間
隔を保つと、迂流板５Ａ、５Ｂの表面が凹凸になるため
、流路８での攪拌力が増し、乱流度が高まるので接触材
７の目詰まりを防止でき、極めて有効である。

このようにして、原水１は嫌気槽４内を上下迂流しなが
ら嫌気的生物処理作用を受け、移床式生物膜濾過槽入口
９から移床式生物膜濾過槽１０に至る。

移床式生物膜濾過槽１０では、濾材層１１０下刃部に散
気管１２と集水管１３が配備され、濾材層１１を流過す
る間に生物膜濾過作用が生じ、嫌気槽４でＳＳ転化しき
れなかった５−ＢＯＤの除去とＳＳの捕捉が行われる。

浄化された液は集水管１３を通り、流出管１４より処理
水１５となる。その際、第１図Ａ−Ａ断面を示した第９
図のように嫌気槽４の一部を仕切り空間部を形成し、処
理水部１６、処理流出部１７を設けると、極めて有効に
処理水を導き出すことができる。従来の移床式生物膜濾
過槽では槽外に処理水部を設けていたが、このようにす
れば処理水部を槽内に収納したことになり、コンパクト
性が増す。

濾材層１１の洗浄は間欠的あるいは連続的にエアリフト
ポンプ１８を稼働させて行う。洗浄排水２０は、濾材分
離部１９において、濾材と分離されたのち系外に排出さ
れる。

また、窒素除去を主目的にする場合は処理水の一部をを
嫌気槽に循環するため配管が必要になる。

更に、移床式生物膜濾過槽の洗浄排水、もしくは洗浄排
水の濃縮汚泥を嫌気槽に循環する配管を設けると、嫌気
槽での微生物濃度が高まり、効率的な嫌気処理ができる
。移床式生物膜濾過槽の洗浄排水を嫌気槽に戻し、嫌気
槽と移床式生物膜濾過槽との間に沈澱槽を設け、沈澱槽
の上澄水を移床式生物膜濾過槽に導く配管を付設するこ
ともできる。加えて、沈澱槽の濃縮汚泥の一部を嫌気槽
に導くようにしても良い。

〔発明の効果〕

本発明の効果は、構成要素が少なく、コンパクトである
と言う移床式生物膜濾過槽の特長を維持しつつ、 ■　適用範囲が拡大し、処理能力が増大する。

■　窒素除去やメタン発酵が可能になる。

■　微生物接触のだ於に、新たな動力を用いる必要がな
い。

■　微生物濃度を高く維持できる。

■　目詰まりが生じにくい。

■　万が−１目詰まりしたときでも容易に解決できる。

など大きな効果が期待できる。

さらに、嫌気槽の一部を垂直方向に仕切り空間部を形成
し、沈澱部や処理水部を兼ねる槽とすると、沈澱部や処
理水部が槽外にでることがなく、コンパクト性が増す。

【図面の簡単な説明】 第１図及び第２図は、本発明の一実施例を説明するため
の図で、第１図は平面図を、第２図は同断面図を示し、
第３図は嫌気槽の一実施例を示した説明図、第４図〜第
６図は迂流板の設置状況を、第７図及び第８図は接触材
の張りつけ方法を示したものであり、第９図は、第１図
のＡ−Ａに沿う断面図である。 符号の説明： １：原水　　　３：原水流入口 ４：嫌気槽　　５Ａ、５Ｂ：迂流板 ７：接触材 ９：移床式生物膜濾過槽入口 （嫌気槽処理水流出口） １０：移床式生物膜濾過槽 １１：濾材層　　１２：集水管 １３：散気管 １５：処理水 第 １ 図 第 図 ８：！′＃−繕 第 図 吊 図 図 第 ７ 図 第 図 第 図

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）濾材層を有し、該濾材層内に散気管と集水管を配
   備し、かつ濾材層の濾材を移送することにより生物膜の
   洗浄を行う移床式生物膜濾過槽および該移床式生物濾過
   槽の外周部を囲繞するように嫌気槽を配設し、該嫌気槽
   は、微生物担持体及び該担持体を保持する保持体からな
   る槽内への配設及び槽外への取り外し自在で且つ槽内原
   水に上下迂流を生じさせるための迂流部材を有すること
   、および原水流入口及び嫌気槽処理水の流出口を有する
   ことを特徴とする嫌気・好気生物膜処理装置。
2. （２）該移床式生物膜濾過槽は、中央にエアリフトポン
   プが垂直配備され、該嫌気槽は、移床式生物濾過槽の外
   周部に同心円状に付設され、シート状である該微生物担
   持体を板体である該保持体に張り付けられた迂流板であ
   る該迂流部材が垂直配備され、少なくとも１ヵ所に槽内
   液を遮断する仕切板が垂直配備され、該仕切板の一方の
   壁面付近に原水流入口が配され、および該他方の壁面付
   近に移床式生物濾過槽への流出口が配されたことを特徴
   とする請求項１記載の生物膜処理装置。
3. （３）該移床式生物膜濾過槽の流出水を嫌気槽に循環す
   る配管を付設したことを特徴とする請求項１または２記
   載の嫌気・好気生物膜処理装置。
4. （４）該移床式生物膜濾過槽の洗浄排水を嫌気槽に循環
   する配管を付設したことを特徴とする請求項１〜３の何
   れか１項記載の嫌気・好気生物膜処理装置。
5. （５）請求項１記載の嫌気・好気生物膜処理装置におい
   て、該嫌気槽と該移床式生物膜濾過槽との間または該嫌
   気槽の内部空間の一部に代替して沈澱槽を付設したこと
   を特徴とする嫌気・好気生物膜処理装置。
6. （６）該移床式生物膜濾過槽の洗浄排水を嫌気槽に循環
   する配管付設したことを特徴とする請求項５記載の嫌気
   ・好気生物膜処理装置。
7. （７）前記沈澱槽の濃縮汚泥を嫌気槽に戻す配管を付設
   した請求項５または６記載の嫌気・好気生物膜処理装置
   。