JPH0466193A - 有機性汚水の生物処理装置 - 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、下水、各種産業廃水、浄化槽汚泥、し尿など
の有機性汚水を高度に浄化する新規処理装置に関するも
のである。

〔従来の技術］ 従来の好気性生物濾床装置は、第２図に示すように、槽
２１の水面下に、アンスラサイト、粒状活性炭、シャモ
ットなどの各種粒状固体の充填層（生物濾床２２と呼ぶ
）を設け、該生物濾床２２内下部に空気散気管２３を配
設したものである。

前記充填層を構成する濾材は単一種類が用いられ、複数
の種類の濾材は用いられていない。

この好気性生物濾床装置には、沈澱池２４、処理水貯槽
２８、洗浄排水貯槽３０が付設されている。

有機性汚水（原水）は、沈澱池２４で沈降し易いＳＳが
沈降分離された後、沈澱越流水が管２５から処理槽２１
の上部に流入し、生物濾床２２を下向流で流通し、粒状
濾材表面の微生物およびブロワ−２６から供給される空
気泡と接触し、ＢＯＯが生物学的に除去されると共に微
細ＳＳも濾過除去され、清澄処理水となって、流出管２
７を経て処理水貯槽２８に流出する。

このような運転を続けるにつれ、生物濾床２２内の捕捉
ＳＳ量の増加に起因して、濾過抵抗が増加し、処理水質
も悪化し始めるので、処理水をポンプ２９によって生物
濾床２２の下部に供給し、生物濾床２２を逆洗する。

生物濾床２２の洗浄排水は、槽２１の上部から溢流して
洗浄排水槽３０に流入した後、ポンプ３１により沈澱池
２４に供給され、ＳＳ分が沈降分離され、原水と洗浄排
水流量との合計量が再び浸漬濾床２２へ供給される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、第２図の従来装置には次のような大きな
欠点があり、さらに優れた装置及びシステムは切望され
ているのが実情である。

■　原水ＳＳが多い場合、第２図のように好気性生物濾
床の前段に沈澱池を設け、ＳＳを除去し、生物濾床が許
容できる濃度にまで低下させなければならない。

さもないと、好気性生物濾床の濾床部で速やかに目詰ま
り（閉塞）が進行し、生物濾床の運転継続が不可能にな
る。濾床の洗浄頻度も激増する。

しかも、沈澱池の沈降分離速度はたかだか３０ｍ／日程
度しか設定できないので、沈澱池の設置スペース、建設
費が太き（なる。

■　沈澱池からＳＳのキャリオーバーが流量変動時など
に不可避的に発生し、好気性生物濾床に流入してしまい
、濾床の目詰まりを早める。

■　沈澱池において、スカムが発生し、硫化水素などの
悪臭も沈澱池水面から発散するので、美観、作業環境が
劣悪である。

■　好気性生物濾床の前段に沈澱池を設ける場合でさえ
も、沈澱池のＳＳ除去率が高くないので、好気性生物濾
床の目詰まり進行が早く、１日に１回の濾床洗浄を行わ
なければならない。従って、処理水の生産効率が悪化す
る。

本発明の課題は、従来装置の前記欠点を完全に解決し、
有機性汚水を極めて効果的、合理的に達成することであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、下記（１）および（２）記載のものであり、
これにより上記課題を解決できる。

（１）粒状濾材（濾材平均粒径ｄ３、比重ρυを充填し
た第１の好気性浸漬濾床と、該第１の濾床の上部に配置
された粒状濾材（濾材平均粒径ｄ２、比重ρ２）を充填
した第２の好気性浸漬濾床と、該第１の濾床下部に設け
られた有機性汚水の流入口とから少なくともなる該汚水
を上向流で通水し該第２の濾床の上部より処理水を流出
せしめる処理槽であって、該両粒状濾材がｄ　＋　＞　
ｄ　ｚおよび／またはρ１＜ρ２の条件を満足すること
を特徴とする有機性汚水の生物処理装置。

（２）該第１の濾床と該第２の濾床との間に空間部を設
けることを特徴とする上記（１）記載の有機性汚水の生
物処理装置。

本発明は、好気性生物濾床処理装置において、粒径およ
び／または比重の異なる２種の粒状濾材を一体的な処理
槽の上部と下部に充填した好気性浸漬濾床装置であり、
有機性汚水を上向流にて処理する装置である。そして、
下部の第１の好気性浸漬濾床（以下、第１濾床と言う。

）に上部の第２の好気性浸漬濾床（以下、第２濾床と言
う。）に使用される粒状濾材（以下、第２濾材と言う。

）の粒径より大きな粒径および／または第２濾材より小
さな比重の粒状濾材（以下、第１濾材と言う。）を使用
することにより、第１濾床と第２濾床に異なる処理機能
を担わせ処理効率を向上させたものである。

即ち、第１濾材と第２濾材の粒径のみを限定した場合は
、特に、第１濾床は通水される汚水のＢＯＤ等を生物酸
化により除去する機能を有すると共に上記第１濾材を使
用することにより、充填密度を第２濾床より小さく、即
ち濾材間の空間を大きくできるので汚水のＳＳを第２濾
床に比べ充分に捕捉・保持することができる。また、第
２濾床は、第１濾床に比べ濾材間の空間を小さく、充填
密度を高くできるので第１濾床で除去されなかった微小
なＳＳ等を確実に濾過・除去すると共に残留ＢＯＤ等を
確実に除去することができる。また、ＳＳ捕捉を第１濾
材と第２濾材により機能分離すると共に絶対捕捉量が増
大したので、洗浄頻度を低減することができると共に汚
水のＳＳ成分以外の異臭の原因となるＢＯＤ等は第１濾
床および第２濾床の２段階でかつ上向流にて除去される
ため、第２濾床表面には汚水成分は滞留しないため装置
系外に悪臭が放出されることを防止できる。

また、一方、本発明において、比重の相違のみを限定し
た場合、即ち第２濾材の比重ρ２を第１濾材の比重ρ、
より大きなものを選択した場合は、第１濾床の濾材充填
密度が第２濾床のそれよりも小さくなり濾材粒子相互間
の空隙を大きゝくすることができる。このことは上記粒
径の限定の場合と同様な作用を第１濾床および第２濾床
に与えることができる。即ち、第１濾床のＳＳ捕捉量を
第２濾床のそれよりも大にできることを意味すると共に
第２濾床に厳密なＳＳ濾過を実施させることができる。

更に、第１濾材の比重ρ１は第２濾材ρ２より小さいの
で、酸素含有気泡の上昇によって第１濾材は動揺し易く
、ＳＳの目詰まりの進行を緩慢にできるという作用があ
る。逆に、第２濾材の比重が大きいので充填度が密にな
り気泡の上昇運動によって、濾材が動揺しないので、Ｓ
Ｓ捕捉効果が極めて良く、第１濾床から流出する残留Ｓ
Ｓをほぼ完全に捕捉できる。

また、本発明装置のＳＳ捕獲能力が飽和した状態を回復
するための濾床洗浄において第１濾材の方を第２濾材よ
り比重を小さくすると第１濾材の方が攪拌が容易に行わ
れ洗浄効果を第２濾材より高くすることができるので、
両波床を合理的に洗浄できる。

逆にρ、〉ρ２とすると、上記作用は全く得られない。

本発明においては、粒状濾材の粒径の限定および比重の
限定の両者を限定した方が最も効果的であり、かつ好ま
しいが、各々一方の限定のみでも従来に比べ改善した効
果を有するものである。

使用する第１濾材と第２濾材の選定において、粒径の大
小のみを基準にした時は、比重の相違は無視できる。そ
して第２濾材として第１濾材より比重の小さなものを選
定した場合、第１濾床と第２濾床を連続して充填するこ
とができる。

一方、第２濾材として第１濾材より比重の大きなものを
選定した場合は、第１濾床と第２濾床を連続して充填す
ると、本発明装置の洗浄時に第１および第２濾材が混合
するので、両濾床間に空間部を設けてこれを防止するこ
とが必要である。この空間を設ける手段としては、第２
濾床の底部に通水可能な保持部材を設けること等が挙げ
られる。

この空間は、第２濾材として第１濾材より比重の小さな
ものを選定した場合は特に必要ないが設けてもさしつか
えない。

本発明に使用される第１濾材の平均粒径は、４〜１０ｍ
ｍの範囲であり、第２濾材の平均粒径は、１〜３ｍｍの
範囲が好ましい。また、第１濾材の比重は、１．２以下
の範囲、第２濾材の比重は、１．５〜２．５の範囲が好
ましく、更に好ましくは、（第１濾材の粒径）〉（第２
濾材の粒径）かつ（第１濾材の比重）〈（第２濾材の比
重）の関係を満足するように選択されることが上述の観
点から望ましい。

また、第１濾材および第２濾材の素材としては、生物膜
が形成可能で適度な強度、耐腐食性等を備えていれば特
に制限はなく、公知の無機材料、例えば、セラミンクス
、石炭、岩石等の鉱物、および有機材料、例えば、プラ
スチック等の各種樹脂等が使用できる。

第１濾材の好ましい例としては、比表面積の大きな多孔
質体が挙げられ、シャモット、軽量骨材、即ち、ネオラ
イト（商品名；抗火石を焼成したもの）等が挙げられ、
第２濾材の好ましい例として、粒状活性炭、アンスラサ
イトが挙げられる。

本発明に用いられる該生物膜形成微生物としては、特に
、制限はないが、例示すれば、ＢＯＤ酸化菌、硝化菌、
脱窒素菌、酵母等を挙げることができる。

本発明の装置は、第１濾床と第２濾床を好気条件に維持
する公知の手段を用いることができ、例えば、第１濾床
の下部に酸素含有ガスを供給する散気装置を設けること
が挙げられる。あるいは、被処理水を本装置に導入する
前に被処理水に酸素を溶解させる等の手段を利用するこ
とができる。

また、本装置は、両濾床以外に他の機能を有する任意の
処理空間を設けることができる。例えば、第１濾床の下
部に汚水の沈降性ＳＳを沈澱・保持するための空間を両
濾床と一体的に設けることができる。この場合、汚水を
該空間に導入する前に凝集剤を添加することもできる。

本発明において有機性汚水は、第１濾床下部の流入口か
ら導入されるが、その導入手段は、特に限定されず、直
接導入しても導入前に一端汚水貯留槽に貯留してから導
入してもよい。

本発明装置の両濾床を洗浄するための方法は、特に制限
なく任意の方法が用いられる。

例えば、散気装置から空気を両濾床に供給し、かつ処理
水又は原水を通水させ該洗浄水を第２濾床上部から該汚
水貯留槽へ送ること等が挙げられる。

本発明における第１濾床と第２濾床の容積比は、処理原
水の水質にもよるが、ＳＳが５０〜３００■／ＩＢＯＤ
が４０〜５００■／！の範囲の時、第１濾床：第２濾床
＝１：０．５〜２．０、より好ましくは、１：１の範囲
に設定するとよい。

また、上記水質の場合、ＢＯＤ２０■／ｌ以下およびＳ
Ｓで１０■／ｌ以下の処理水を得るための濾過速度は、
１００〜２５０ｍ／日に設定することができ、本発明の
第１濾床もしくは第２濾床の何れか一つのみに相当する
濾床からなる従来の上向流処理装置に比較し、４〜ｌＯ
倍の濾過速度を達成できる。

この場合、本発明装置では洗浄までに要する継続濾過時
間は、約４８時間であるが、該従来装置では、約１２時
間であり、本発明は従来装置に比べ約４倍の継続濾過時
間を達成できる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図を参照しながら説明すると共
に本発明の構成と作用を説明する。

本発明の処理装置１は高さ方向にみて、３つの主要部分
から構成されている。即ち、最下部がＳＳの沈澱部Ａ、
中間部が第１濾材すを充填した第１濾床Ｂ、第２濾材Ｃ
を充填した第２濾床Ｃの３つの主要部から構成されてい
る。

２は下水などの有機性汚水、３は原水貯槽、４は原水供
給管、５は原水ポンプである。

沈澱部Ａの下に黒くぬりつぶしである部分イは沈澱した
汚泥を表す。６は排泥管、７は第１濾床Ｂ及び第２濾床
Ｃに空気を供給する散気部材、８は空気または酸素含有
ガスである。

また、第１濾床Ｂと第２濾床Ｃの間は空間部口となって
いる。９ａ、９ｂは第１濾床Ｂ、第２濾床Ｃの粒状濾材
を支持する多孔通水部材、１１は処理水流出ロング−１
２は処理水流出管である。

また、１３は洗浄排水流出管、１４は処理水貯留槽で、
第１濾床Ｂ、第２濾床Ｃの洗浄時に使用される。１５は
洗浄用水供給ポンプである。

尚、必要により第１濾材ｂ、第２濾材Ｃを保持する多孔
通水部材は上部にも設けてもよく、比重１．０以下、あ
るいは１．０に近い場合には濾床の上部に多孔通水部材
を設ける。

しかして、本発明の作用原理を説明する。

下水等の有機性汚水（原水）は、原水流入管４から、沈
澱部Ａに流入し、沈鋒しゃすいＳＳが沈齢分離される。

尚、原水中のコロイド、微細ＳＳを凝集剤１６の添加に
よって凝集フロック化し、沈澱部Ａにてフロックを分離
するようにしても良い。

沈降性ＳＳの大部分が沈澱分離された原水は上向流とな
って、まず第１濾床Ｂに進入してゆく。

第１濾材すの表面には、空気泡から供給される酸素によ
って、原水中のＢＵＤ成分を消費する生物膜が繁殖して
おり、第１濾床Ｂ内を原水が通過してゆく過程でＢＯＤ
が生物学的に除去され、同時に微細ＳＳが濾過除去され
る。

しかる後、空間部口を経由した後、第２濾床Ｃに流入し
、第１濾床Ｂにおいて除去しきれなかった５５．　ＢＯ
Ｄが第２濾床Ｃにおいて高度に除去され、水面より清澄
な処理水１０が流出してゆく。

本発明では、第１濾材すの粒径よりも第２濾材Ｃの粒径
を小さく設定することおよび／または第１濾材すの比重
よりも第２濾材Ｃの比重を大きくすることにより、第２
濾床ＣのＳＳの濾過効果を高めることが可能であり、し
かも第１濾床Ｂの濾材相互の空隙が大きく維持できるの
で、ＳＳの捕捉容量が大きく、濾抗の増加を少なくでき
るという利点がある。

尚、第１濾床Ｂと第２濾床Ｃとの間に各濾床内の第１濾
材すおよび第２濾材Ｃの混合を阻止するため空間部口を
設けることは、必要により設ければよく、例えば、第２
濾材Ｃの比重が、第１濾材すの比重より大きなものを使
用する場合、空間部口を設けておかないと、濾床洗浄時
に該濾材すおよびＣが混合してしまい、処理効果の悪化
を招く。

第１濾材すと第２濾材Ｃの粒径の好適実施例は、第１濾
材すの粒径が４〜１０ｍｍ、第２濾材Ｃの粒径は１〜３
ｍｍである。また、第１濾床Ｂの層厚は１〜２ｍ、第２
濾床Ｃの層厚は０．５〜Ｉ。

５ｍが適切である。

なお、空間部口は第１濾材すの逆洗時に濾材の膨張を許
容するためにも重要である。

さて、以上のような作用により長時間運転を継続するに
つれ、第１濾床Ｂと第２濾床ＣのＳＳの捕捉量が限界に
達し、濾抗の大幅な増加を招くので、第１濾床Ｂと第２
濾床Ｃの洗浄を実施する。

第１濾床Ｂ、第２濾床Ｃの洗浄は次のような方法で行う
のが好適である。

■　処理水弁１８を閉じ、洗浄排水弁１９を開け、かつ
原水３の沈澱部Ａへの流入を停止し、散気部材７からの
空気量を定常運転時の５〜１０倍に増加させ、第１濾床
Ｂ、第２濾床Ｃ内に激しい上昇気泡流を発生させる。

■　洗浄ポンプ１５を駆動し、強い上昇水流を第１濾床
Ｂ、第２濾床Ｃに与え、これらを膨張、流動化させ、濾
床内に捕捉されていたＳＳを上昇気泡と上昇水流によっ
て洗い出し、洗浄排水管１３を経由させて、原水貯槽３
に洗浄排水を流入させる。（尚、洗浄排水貯槽を別個に
設け、これに洗浄排水を流入させてもよい。） ■　上記操作を所定時間（５〜ｌＯ分程度）続けた後、
空気８と洗浄用水１７の供給を止める。

■　洗浄排水弁１９を閉じ、処理水弁１８ａを開け、原
水４の供給を再開し、散気される空気８を定常量に設定
すみ。

以上が本発明における第１濾床Ｂ、第２濾床Ｃの洗浄方
法の好適例である。

尚、本発明者の実験によれば、下水処理の場合、散気さ
れる空気８の量は、定常処理時において、下水処理量を
Ｑｒｆ／日とすると、１〜２ＱＮ％／日で充分であり、
活性汚泥法の所要空気量の１１５〜１／７ですみ、極め
て省エネルギー的であることを確かめた。

また、濾床洗浄後の処理水質の回復は、速く２０〜３０
分後に５Ｓ１０〜１５■／ｌの清澄処理水が得られる。

本発明において、第１濾床Ｂの上に第２濾床Ｃを設ける
ことによる処理水質の向上効果は顕著であり、単に第１
濾床Ｂの層厚を高くしても、ＳＳの低い良好な処理水は
得られないことも確認された。

また、第１濾床Ｂを省略し、第２濾床Ｃだけにすると、
濾床の閉塞が速（なり、頻繁な洗浄を必要とする欠点が
認められた。

本発明者が第１濾床Ｂと第２濾床Ｃの濾材の種類を種々
検討した結果、第１濾材すとしては比重１．１〜１．２
の軽量骨材（粒径８ｍｍ）、第２濾材Ｃとしては、比重
１．５のアンスラサイト（粒径３ｍｍ）が、濾過継続時
間を長くとれ、水、処理水質も良質になることが認めら
れた。

〔発明の効果〕

以上のような本発明によれば、次のような重要な効果が
得られることが確かめられた。

■　処理槽上部から極めて清澄な処理水が泉のように流
出するので、美観が非常に優れており、臭気も全く発生
しない。

■　ＳＳのキャリオーバー、スカム発生が全く起きない
。

■　第１濾床と第２濾床の複層構成とした結果、濾過速
度を高くとっても濾床の閉塞進行速度が少なく、下水処
理の場合、濾過速度２５０ｍ／日という超高速処理が可
能で濾過継続時間も４８ｈｒが可能であった。

第２図の従来装置で下水を処理する場合、沈澱池の上昇
流速が３０ｍ／日、好気性生物濾床の濾過速度が２５ｍ
７日しかとれず、しかも生物濾床の濾過継続時間も１２
〜１５ｈｒ程度しか可能でなかったことと比べると、本
発明がいかに高性能を発揮できるかが明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を説明するための図である
。第２図は、従来装置を説明するための図である。 符号の説明 Ａ：沈澱部　　　　　Ｂ：第１濾床 Ｃ：第２濾床　　　　ｂ：第１濾材 Ｃ：第２濾材　　　　イ：汚泥 ロ：空間部　　　　　１：本発明の処理装置２：有機性
汚水　　　３：原水貯槽 ４：原水供給管　　　５：原水ポンプ ６：排泥管　　　　　７：散気部材 ８：空気または酸素含有ガス ９ａ、９ｂ：多孔通水部材１０：処理水１１：処理水流
出ロンダー １２：処理水流出管　　１３：洗浄排水流出管１４：処
理水貯留槽 １６：凝集剤 １８．１８ａ：処理水弁 １５：洗浄用水供給ポンプ １７：洗浄用水 １９：洗浄排水弁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）粒状濾材（濾材平均粒径ｄ＿１、比重ρ＿１）を
   充填した第１の好気性浸漬濾床と、該第１の濾床の上部
   に配置された粒状濾材（濾材平均粒径ｄ＿２、比重ρ＿
   ２）を充填した第２の好気性浸漬濾床と、該第１の濾床
   下部に設けられた有機性汚水の流入口とから少なくとも
   なる該汚水を上向流で通水し該第２の濾床の上部より処
   理水を流出せしめる処理槽であって、該両粒状濾材がｄ
   ＿１＞ｄ＿２および／またはρ＿１＜ρ＿２の条件を満
   足することを特徴とする有機性汚水の生物処理装置。
2. （２）該第１の濾床と該第２の濾床との間に空間部を設
   けることを特徴とする請求項１記載の有機性汚水の生物
   処理装置。