JPH0429799A

JPH0429799A - 好気性ろ床法の前処理法及び前処理装置

Info

Publication number: JPH0429799A
Application number: JP2137638A
Authority: JP
Inventors: Shozo Harada; 省三原田; Hitoshi Sato; 等佐藤
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 1990-05-28
Filing date: 1990-05-28
Publication date: 1992-01-31

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、廃水を好気性ろ床法で処理する際の前処理法
及び前処理装置に係り、特に浮遊物質を比較的多量に含
む廃水、例えば下水を好気性ろ床法で処理する際の前処
理に好適な前処理法及び前処理装置に関する。

〔従来の技術〕

好気性ろ床法は、別名、生物膜ろ適法とも言われ、１９
７０年代にフランスで開発された比較的小規模向けの下
水処理法である。その処理の基本は、アンスラサイトな
どの粒状担体の表面に多量の微生物が付着・増殖して生
物膜を形成することによって槽内の微生物濃度を大幅に
高めて廃水を処理することにある。このため、この処理
方法は、活性汚泥法に比べて負荷変動に強く、維持管理
が容易である、省エネルギーである、などの利点を有す
ることが指摘されており、そのため、特に工場廃水の処
理設備や、地方都市、農村部における小規模下水道など
に適用される場合が多い。

しかし、浮遊物質（以下、ＳＳと記す）が多く含まれて
いる下水を処理する場合には、流入するＳＳが担体の表
面に捕捉され、担体の表面積が見掛は上、狭くなって処
理の微生物保持量を維持できなくなり、さらに、ろ材の
目詰まりや処理水へのＳＳの流出など、種々の問題が生
じてくる。

このような下水処理の弊害を解消するため、最近、比重
１．０以下の円筒状のプラスチック担体の表面に下水中
のＳＳを捕捉して除去する前処理方法が開発され、優れ
た成績を収めている。しかしながら、この前処理方法で
は、ＳＳがこの担体表面にある程度捕捉されると、除去
効率が低下するため、その都度、装置の下部から空気を
送り込んで担体表面を曝気洗浄しなければならない煩雑
さがある。その上、担体表面から剥離したＳＳを底部か
ら引き抜き、別途、嫌気処理する方式を採用しているた
め、そのための処理工程をさらに設置しなければならず
、経済的な負担が大きくなるという問題も含んでいる。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、前記の従来技術の欠点を解消し、廃水
に含まれるＳＳを容易に高度に除去するともに、汚泥排
出量の低減化をも可能にした好気性ろ床法の前処理法及
び前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〕

本発明は、好気性ろ床法の処理水質を悪化させる要因に
ついて検討したところ、処理水質の悪化をもたらす主な
要因は流入ＳＳと廃水の液量変動にあることを確認し、
これを解消する手段として、好気性ろ床に廃水を通水す
るに先立ち、先ず、嫌気性固液分離槽に廃水を流入し、
さらに嫌気性ろ床に通水して嫌気処理することによりＳ
Ｓの極めて低い、好気性ろ床での処理に好適な原水が得
られるように構成したものである。

すなわち、本発明による好気性ろ床法の前処理法は、浮
遊物質を嫌気性固液分離槽て重力沈降方式によって固液
分離した後、無機系又は有機系のろ材を充填した嫌気性
ろ床に前記嫌気性固液分離槽からの溢流水を通水して嫌
気処理し、前記嫌気性固液分離槽の底部に沈降した浮遊
物質を流入原水に返送し、繰り返し固液分離することを
特徴とする。

また、本発明による好気性ろ床法の前処理装置は、重力
沈降式嫌気性固液分離槽と、該固液分離槽からの溢流水
の流入管を有し、無機系又は有機系のろ材を充填した嫌
気性ろ床とから成り、前記嫌気性固液分離槽の底部から
原水流入管に接続された沈降物質返送管が設けられてい
ることを特徴とする。

本発明において、重力沈降式嫌気性固液分離槽は、廃水
流入量の調整機能を兼ね備えた水面積負荷の低いものと
するのが好ましい。嫌気性固液分離槽では、廃水に含ま
れている形状や大きさの異なる種々のＳＳの中から重力
により沈降する大きい粒子を沈降分離させ、上澄液中に
は微生物工学の反応粒子論にもかなった粒径のほぼ均等
なｓｓのみが残るようにし、この沈降しに（く、分散・
懸濁している微細なＳＳを含んだ上澄液を嫌気性ろ床の
担体表面に繁殖している嫌気性菌の反応基質として嫌気
下で生物処理する。この上澄液に含まれるＳＳは粒径の
ほぼ均等で微細なものばかりであるから、微生物との反
応親和性が高まり、反応効率の向上も見られ、大半のｓ
ｓは容易に分解されて減量し、汚泥発生の低減と好気性
ろ床の目詰まり防止に大きく寄与する。

したかって、本発明は、ＳＳを比較的多量に含む廃水で
ある下水の処理に適用するのに好適である。以下、下水
の処理を例にとって本発明をさらに詳しく説明する。

本発明においては、上記のように、好気性ろ床法で下水
を処理するに先立ち、先ず、廃水に含まれているＳＳを
除去する簡易なＳＳ除去装置として、嫌気性固液分離槽
を設けている。この装置の形状は、通常の下水処理場に
設置されている最初沈澱池に蓋を取りつけた程度のもの
でよいが、水面積負荷の設計値を１〜１０ｒｒｉ’／ｍ
・ｄと低（規定したものであることが好ましい。このよ
うな水面積負荷とすることによりＳＳの除去率を６０〜
８０％とすることができる。

また、この嫌気性固液分離槽は、水面積負荷の値を低め
に設計しているため、小規模下水を処理する割りには、
容積が太き（なる−面があるが、これにより沈降したＳ
Ｓを嫌気性条件下に長期間にわたり貯留できるほか、汚
泥排出頻度の軽減効果も発揮できる利点もある。

沈降した形状の大きい、粒の不揃いのＳＳは、嫌気性条
件下に長期間貯留されていると、そのうちに槽内に嫌気
性菌の増殖が始まり、それに伴ってＳＳが徐々に分解さ
れ、減量されていくが、このとき、分解作用を促進させ
るため、槽の底部には汚泥掻寄機が取り付けられており
、ＳＳが水面近（まで浮き上がらない程度に常時、緩速
攪拌するのが好ましい。さらに、その効果を大きく発揮
させるため、本発明においては、貯留されている間に嫌
気性菌の分解作用を受けて微細化された３８分を分取し
て繰り返し処理できるように、沈降したＳＳの一部は、
固液分離槽の底部から引き抜かれて流入下水中に、通常
、汚泥返送ポンプによって常に返送され、再度、嫌気性
固液分離槽で沈降するＳＳと沈降しないＳＳとに分画す
る過程が自動的に運転される。この槽の底部に沈降した
ＳＳの返送率を１０〜１００％の範囲から選択された値
に設定するのが好ましい。

また、沈降したＳＳは、この槽の嫌気性菌で分解されて
いくか、沈降しないＳＳは固液分離槽からの溢流水の一
成分となって後段に設置されている嫌気性ろ床に送り込
まれ、ろ床に繁殖した嫌気性菌でさらに分解される。

このように、本発明によれば、沈降した比較的大きな形
状をした、糖や蛋白質からなるＳＳが嫌気性固液分離槽
を幾度となく繰り返し循環しているうちに、嫌気性菌の
分解作用を受け、次第に小さな形状となり、遂に、嫌気
性固液分離槽の水面積負荷でも沈降できなくなるまで微
細化され、溢流水の一成分となって後段の処理を受ける
ため、汚泥の発生量は著しく低減される。

しかし、長期にわたり下水が流入していると、嫌気性菌
の分解を受けにくい、主としてセルロースから成る繊維
状物質のような粗大なＳＳが槽底部に蓄積し、固液分離
性能が低下する時機にやがて直面する。この頃合を見計
らって槽外に汚泥を引き抜き、処理処分するのが好まし
い。

一方、前記の嫌気性固液分離槽から流れ出てくる溢流水
は、次に、嫌気性ろ床に通水される。嫌気性ろ床への通
水は、上向流方式、あるいは上向流と下向流の両方で行
う上下向流方式で行うことができる。

嫌気性固液分離槽からの溢流水の中には嫌気性菌が含ま
れており、これが嫌気性ろ床の種菌液となるため、比較
的短時間に菌体保持量の高いろ床が完成することも本発
明の利点の一つである。

嫌気性ろ床には、嫌気性菌の棲みかどなる無機系又は有
機系のろ材が充填されている。無機系ろ材としては、粒
径１〜７ｍｍ程度の細かなアンスラサイト、イソライト
、シャモット、ゼオライトなどが挙げられ、有機系ろ材
としては市販の不織布モジュールろ材や繊維リングから
成るモール状ろ材などが挙げられる。これらのうちの１
種以上のろ材を、経済性などを考慮して選定し、充填す
ることができる。装置の形状は、円形、正方形、矩形な
ど、いずれでも差支えなく、設置する際の事情によって
決定すればよい。

また、この嫌気性ろ床の運転条件は、下水の種類は水質
によって影響されるが、液の槽内滞留時間を基準にすれ
ば、通常、８〜２４時間の範囲で処理するのが好ましい
。その結果、流入下水のＳＳ及びＢＯＤがそれぞれ１５
０〜３２０■／１及び１８０〜３５０■／ｌであるのに
対し、嫌気性ろ床から流出した溢流水のＳＳ及びＢＯＤ
はそれぞれ２０〜３０■／１（ＳＳ除去率：８６〜９０
％）及び３０〜５０■／ｌ　（ＢＯＤ除去率：８３〜８
６％）となっている。また、この前処理によって発生す
る余剰汚泥の量は、除去ＢＯＤと溢流水に含まれるＳＳ
量の関係から評価すると、除去ＢＯＤ当たり１０〜１５
％となる。

本発明は、嫌気性固液分離槽で予め粗大なＳＳを固液分
離して除去しているので、ＳＳの低減を目標にした従来
の嫌気性ろ床法の滞留時間が２４〜３０時間であったの
に対し、本発明方法では８〜２４時間と短縮される利点
がある。

また、本発明において、嫌気性固液分離槽から流出する
溢流水を上下向流方式で通水する場合には、溢流水を半
量ずつに折半して嫌気性ろ床槽の頂部と底部から同速で
通水し、ろ床中央付近に設けられている集水管から処理
水を導出する構造とする。この場合には、上向流方式の
嫌気性ろ床に比べて上下から同じ圧力がかけられている
ので、どのように流速を上げてもろ材が動き出す懸念も
なく、同じ表面積のろ床で比較すると、ろ過面積が２倍
に機能する利点がある。したがって、ろ床内の嫌気性菌
保持量は２倍以上に保持でき、高負荷処理が可能となり
、処理性能が上向流方式の嫌気性ろ床に比べて向上する
。

〔実施例〕

次に、本発明を図面に示した実施態様に基づいて説明す
る。第１図及び第２図は本発明の一実施態様を示す前処
理装置の系統図である。

第１図に示した前処理装置においては、原水は原水供給
管１から嫌気性固液分離槽４へ通水される。ここで原水
に含まれるＳＳを沈降により固液分離し、この分離過程
で沈降した粗大なＳＳは、底部に設置されている汚泥掻
寄機５によって緩速回転攪拌されている。この汚泥掻寄
機５は、モーター６で駆動される。

嫌気性固液分離槽４で沈降したＳＳは、汚泥返送ポンプ
８によって汚泥返送管７を通って、常時、流入原水と嫌
気性固液分離槽４との間を循環返送され、次第に微細に
分解される。長期運転により蓄積した汚泥は、汚泥排出
バルブ１０を開放して汚泥排出管９より排出される。

一方、前記嫌気性固液分離槽４から流出する溢流水は、
溢流水流入管２を通って、ろ材１３を充填した嫌気性ろ
床槽１２の底部から通水し、嫌気処理され、処理水排出
管３から処理水として流出する。

また、嫌気性ろ床槽１２の底部に蓄積する汚泥は、汚泥
排出バルブ１５を介して汚泥排出管１４から排出される
。

さらに、長期運転によりろ床の性能が低下した場合には
、逆洗用バルブ１７を開放して逆洗水供給管１６から逆
洗水を供給し、逆洗水排出溝１９から逆洗水を排出させ
る。

なお、第１図に示した装置において、１１及び１８は、
嫌気処理によって発生するガスを排出するだめのガス排
出バルブである。

次に、第２図に示した前処理装置は、溢流水流入管２を
分岐させて嫌気性ろ床槽１２の頂部及び底部に接続、開
口させたこと及びろ材１３の中央部で集水し、中央部に
処理水排出管３を設けた点において第１図の実施態様と
は異なる。この第２図に示した実施態様によれば、槽の
頂部及び底部から同じ速度で通水されるので、上下から
同じ圧力がかけられ、流速を上げてもろ材が動き出す懸
念はなく、同じ表面積のろ床で比較すると、第１図に示
した実施態様に比べて２倍のろ過面積となり、ろ床内の
嫌気性菌保持量は２倍以上とすることができる。

実施例ｌ５Ｓ１７０■／ＩＩ、　ＢＯＤ　１９０■／ＩＩを含む
Ｔ県Ｍ市の下水を第１図に示した前処理装置の原水供給
管１から水面積負荷が４　ｒＩｉ′／ｄ　−ｄになるよ
うに、蓋を有する円筒形の嫌気性固液分離槽４（存効容
量：３１．４ｆ、断面積：３工４ゴ、水深１００口）に
５．２３ｆ／ｈで通水（滞留時間：６時間）して、下水
に含まれるＳＳを固液分離により除去した。その結果、
ＳＳ及びＢＯＤがそれぞれ６０■／ｌ、１００■／ｌの
溢流水を得た。

一方、この分離過程で沈降した粗大なＳＳは、底部に設
置されている汚泥掻寄機５によって周速２　ｍ　７分の
速さで緩速回転攪拌した。また、沈降したＳＳは、汚泥
返送ポンプ８によって返送率１００％の条件下で汚泥返
送管７を通って、常時、下水と嫌気性固液分離槽４との
間を循環させた。

次に、前記嫌気性固液分離槽４から流出した溢流水をイ
ソライト（粒径６ｍｍ）を８０％充填した円筒形嫌気性
ろ床槽１２（有効容量＋３１．４ｆ、断面積：３１４ｍ
、水深１００ａｎ）の底部から通水（滞留時間二６時間
）して嫌気処理した。その結果、処理水排出管３から流
出した処理水のＳＳは２５■／Ｌ　ＢＯＤは３５■／ｌ
であり、ＳＳ及びＢＯＤの除去率はそれぞれ８５％及び
８２％となり、前処理方法としては極めて良好な成績を
収めた。

実施例２実施例１で用いた前処理装置を用いて、Ｔ県Ｍ市の下水
（ＳＳ：３２０■／ｌ、ＢＯＤ　：　３１０■／Ｉりを
処理した。嫌気性固液分離槽の水面積負荷が２　ｒｒｉ
’／ｒｄ・ｄになるように通水（滞留時間：１２時間）
した。その結果、ＳＳ及びＢＯＤがそれぞれ３０■／ｌ
及び５５■／ｌの溢流水を得た。この溢流水をさらに嫌
気性ろ床槽に通水して処理した結果（滞留時間二〇時間
）、処理水のＳＳ及びＢＯＤはそれぞれ１１■／ｌ及び
１５■／ｌとなり、ＳＳ及びＢＯＤの除去率は、それぞ
れ９７％及び９５％であった。

実施例３実施例１で用いた前処理装置を用いて、Ｉ県Ｈ市の下水
（ＳＳ：１７０■／ｆ、ＢＯＤ＋２１０■／Ｉｌ）を処
理した。嫌気性固液分離槽の水面積負荷が６　ｒｒｒ／
ｒｒｆ・ｄになるように通水（滞留時間：４時間）した
ところ、その溢流水のＳＳ及びＢＯＤはそれぞれ５２■
／ｌ及び８０■／ｌであった。この溢流水をさらに嫌気
性ろ床槽に通水して処理した結果（滞留時間：４時間）
、処理水のＳＳ及びＢＯＤはそれぞれ３８■／ｌ及び３
３■／ｌとなり、ＳＳ及びＢＯＤの除去率は、それぞれ
７８％及び８４％であった。

実施例４ＳＳ１５６■／ｌ、ＢＯＤｌ　７０■／ｌを含むＭ市の
団地下水を第２図に示した前処理装置の原水供給管１か
ら水面積負荷が３　ｒｎ’　／　ｒｒｒ・ｄになるよう
に、蓋を有する円筒形の嫌気性固液分離槽４（有効容量
：３１．４ｆ！、断面積：３１４留、水深１００ａｎ）
に３．９１／ｈで通水（滞留時間：８時間）して、下水
に含まれるＳＳを固液分離により除去した。その結果、
ＳＳ及びＢＯＤがそれぞれ５５■／ｌ、９０■／Ｉ！の
溢流水を得た。

一方、この分離過程で沈降した粗大なＳＳは、底部に設
置されている汚泥掻寄機５によって周速２ｍ／分の速さ
で緩速回転攪拌した。また、沈降したＳＳは、汚泥返送
ポンプ８によって返送率１００％の条件下で汚泥返送管
７を通って、常時、下水と嫌気性固液分離槽４との間を
循環させた。

次に、前記嫌気性固液分離槽４から流出した溢流水をイ
ソライト（粒径６ｍｍ）を８０％充填した円筒形嫌気性
ろ床槽１２（有効容量：３１．４１、断面積：　３１４
ｍ、水深１００ａｎ）の頂部と底部からそれぞれ１．９
５ｆ／ｈの流速で上下向流方式によって通水（滞留時間
二８時間）して嫌気処理した。その結果、処理水排出管
３から流出した処理水のＳＳは２０■／ｌ、ＢＯＤは３
０■／ｌであり、ＳＳ及びＢＯＤの除去率はそれぞれ８
７％及び８２％であった。また、余剰汚泥の発生量は除
去ＢＯＤ当たり１１％であった。

実施例５実施例４で用いた前処理装置を用いてＳ県Ｎ市の家庭下
水（ＳＳ２１０■／ｌ、ＢＯＤ　１６０■／Ｉりを処理
した。嫌気性固液分離槽の水面積負荷が４　ｒｒｉ’／
ｒｒｆ　−ｄになるように５．２３ｆ／ｈの流速で通水
（滞留時間二６時間）したところ、ＳＳ及びＢＯＤがそ
れぞれ７０■／ｌ、７５■／ｌの溢流水を得た。この溢
流水をイソライト（粒径６關）が８０％充填されている
嫌気性ろ床槽の頂部と底部からそれぞれ２．６１／ｈの
流速で上下向流方式によって通水して嫌気処理した。そ
の結果、処理水のＳＳは１５■／ｉ、ＢＯＤは３０■／
ｉであり、ＳＳ及びＢＯＤの除去率はそれぞれ９３％及
び８１％であった。また、余剰汚泥の発生量は除去ＢＯ
Ｄ当たり１０％であった。

実施例６実施例４で用いた前処理装置を用いてＩ県Ｈ市の下水（
ＳＳ：１７０■／ｉ、ＢＯＤ　：　２１０■／ｉ）を処
理した。嫌気性固液分離槽の水面積負荷が６ｒ＆／留・
ｄになるように７．８５ｉ！／ｈの流速で通水（滞留時
間：４時間）したところ、ＳＳ及びＢＯＤがそれぞれ４
５■／ｌ及び７０■／１の溢流水を得た。

この溢流水をイソライトが８０％充填されている嫌気性
ろ床槽の頂部と底部からそれぞれ４１／ｈの流速で上下
向流方式によって通水して嫌気処理（滞留時間：４時間
）を行った。その結果、処理水のＳＳは３５■／ｌ、Ｂ
ＯＤは３０■／ｌであり、ＳＳ及びＢＯＤの除去率はそ
れぞれ７９％及び８６％であった。また、余剰汚泥の発
生量は除去ＢＯＤ当たり１３％であった。

〔発明の効果〕

本発明によれば、嫌気性固液分離槽で沈降したＳＳを繰
り返し流入原水に返送循環させるため、ＳＳが徐々に分
解し、微細化し、微細化したＳＳだけを含む溢流水をさ
らに嫌気性ろ床で嫌気処理するので、従来の前処理法に
比べてＳＳ除去率が著しく向上するとともに、処理時間
を著しく短縮することができ、しかも、常に安定してＳ
Ｓ及びＢＯＤを高度にかつ効率よく除去でき、汚泥発生
量は著しく低減される。したがって、本発明は好気性ろ
床法の前処理として好適であり、本発明により得られる
処理水を用いれば好気性ろ床法で処理する際にろ床の目
詰まりが著しく少なくなり、安定した運転が可能となる
。

さらに、本発明において、嫌気性固液分離槽と上下向流
方式の嫌気性ろ床槽とを組み合わせた場合には、流速を
高（してもろ材が動き出すことはなく、しかも同じ表面
積のろ床で比較してろ過面積が２倍となり、したがって
、ろ床内の嫌気性菌保持量を２倍以上に保持でき、高負
荷処理が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施態様を示す好気性ろ床法の前処
理装置の系統図、第２図は本発明の別の実施態様を示す
好気性ろ床法の前処理装置の系統図である。符号の説明１・・・原水供給管、２・・・溢流水流入管、３・・・
処理水排出管、４・・・嫌気性固液分離槽、７・・・汚
泥返送管、１２・・・嫌気性ろ床槽、１３・・・ろ材特許出願人　　日立プラント建設株式会社第図１・・・原水供給管２・−・溢流水流入管４−嫌気性固液分離槽７−汚泥返送管１２・−・嫌気性ろ床槽１８・−・ろ材

Claims

【特許請求の範囲】

（１）浮遊物質を嫌気性固液分離槽で重力沈降方式によ
って固液分離した後、無機系又は有機系のろ材を充填し
た嫌気性ろ床に前記嫌気性固液分離槽からの溢流水を通
水して嫌気処理し、前記嫌気性固液分離槽の底部に沈降
した浮遊物質を流入原水に返送し、繰り返し固液分離す
ることを特徴とする好気性ろ床法の前処理法。
（２）前記嫌気性固液分離槽の水面積負荷を１〜１０ｃ
ｍ＾３／ｍ＾２・ｄの範囲から選ばれた値とし、また、
該槽の底部に沈降した浮遊物質の流入水への返送率を１
０〜１００％の範囲から選ばれた値として嫌気性固液分
離槽を運転する請求項１記載の好気性ろ床法の前処理法
。
（３）嫌気性固液分離槽からの溢流水を上向流で嫌気性
ろ床に通水する請求項１又は２記載の好気性ろ床法の前
処理法。
（４）嫌気性固液分離槽からの溢流水を上向流及び下向
流で嫌気性ろ床に通水する請求項１又は２記載の好気性
ろ床法の前処理法。
（５）重力沈降式嫌気性固液分離槽と、該固液分離分離
槽からの溢流水の流入管を有し、無機系又は有機系のろ
材を充填した嫌気性ろ床槽とから成り、前記嫌気性固液
分離槽の底部から原水流入管に接続された沈降物質返送
管が設けられていることを特徴とする好気性ろ床法の前
処理装置。
（６）溢流水の流入管が嫌気性ろ床槽の底部に接続され
ている請求項５記載の好気性ろ床法の前処理装置。
（７）溢流水の流入管が嫌気性ろ床槽の頂部及び底部に
接続された分岐管である請求項５記載の好気性ろ床法の
前処理装置。