JPH05329491A

JPH05329491A - 生物膜による汚水処理方法

Info

Publication number: JPH05329491A
Application number: JP4138143A
Authority: JP
Inventors: Kohei Masuda; 耕平枡田; Shinichi Nonaka; 信一野中; Hironobu Nishio; 弘伸西尾; Shinichi Yamazaki; 慎一山崎
Original assignee: Shinko Pantec Co Ltd
Current assignee: Shinko Pantec Co Ltd
Priority date: 1992-05-29
Filing date: 1992-05-29
Publication date: 1993-12-14

Abstract

(57)【要約】【目的】比較的高濃度の有機物、懸濁物（ＳＳ）を含
有する廃水を対象とし、かつ、酸素溶解効率が高く、浄
化槽内の溶存酸素濃度を一定以上に維持でき、良好な好
気性反応を維持することが可能な、省エネ、省スペース
化が達成された生物膜ろ過方法を提供することを目的と
する。【構成】ろ過槽内に粒状媒体を充填してろ層とし、ろ
層内に下方から空気を供給しながら、原水を上向流で通
水する生物膜による汚水処理方法において、槽下部に設
置した有孔ブロック式分配装置を介して、原水と空気を
導入・噴出させるとともに、原水と空気に加えて、槽上
部から流出する処理水を前記有孔ブロック式分配装置に
導入することにより、酸素溶解効率を高めることを特徴
とする。また、前記汚水処理方法において、充填媒体の
粒径を定めることにより、目詰まりを防止し、かつ、微
生物の保持量を多くすることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、生活廃水、食品廃水、
化学・製薬廃水、埋立余水等の幅広い分野の水を生物処
理する、粒状媒体を充填したろ層に、有機性廃水を散気
しながら通水する生物膜ろ過処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
廃水処理分野において、活性汚泥法（ＡＳ法）が広く採
用されてきたが、この処理方法では、ＢＯＤ（生物学的
酸素要求量）容積負荷が低く、そのため、効果的な処理
を行うためには、槽容積、敷地面積などが大きくなるな
どの問題があり、近年は、より省エネ、省スペース、省
メンテナンスの技術が要求されている。

【０００３】これらの問題点を解決するために、従来よ
り、ＡＳ法に替わる新しい処理方法として、生物膜によ
るろ過作用を利用した汚水処理方法、ならびにそのため
の生物膜ろ過装置が、種々提案なされている。

【０００４】例えば、従来より、円形または矩形のろ過
槽内に、砂利、砂、活性炭およびプラスチックろ材など
の粒状媒体を支持材によって支持してろ層を形成し、該
ろ層を常に好気的に保ち、ろ過槽上部から原水を供給し
て下向流で通水し、散気空気と向流で接触させて、粒状
媒体表面に付着する微生物膜により、原水中の汚濁物質
を生物酸化処理するとともに、そのろ過作用を利用する
いわゆる下向流式生物膜ろ過装置が実用されている。

【０００５】この下向流式生物膜ろ過装置は、図５に示
したように、上部に原水供給口８２を有するろ過槽８１
内の最下部に散気、洗浄用空気の分配および処理水、逆
洗水の集配水を均等に行う気水分配装置８３を設置し、
その上に数層の砂利による支持層８４を介して微生物膜
を付着させたろ材を充填してろ層８５を形成し、上部フ
リーボード部に水抜管８７と逆洗排水トラフ８８を設
け、懸濁物を多量に含んだ洗浄排水を確実に効率よく排
出するようにしたものである。

【０００６】下向流式生物膜ろ過装置では、水の流れが
下向流であり、ろ材径を５〜１０ｍｍと小さくしている
ため、ろ過能力が高く懸濁物（ＳＳ）除去率が大であ
る。しかし、ろ材径が小さいほどろ過能力は高くなる
が、一方で、原水のＳＳが高い場合は、ろ層の目詰まり
が生じ易く、逆洗頻度が多くなる。そして、逆洗頻度が
多くなると、ろ材表面の付着微生物量が減少するため、
処理能力が低下する。そのため、上記のような下向流式
では、ＢＯＤ、ＳＳ濃度の比較的低い廃水が処理対象と
なる。例えば、通常ＢＯＤ＝２００ｍｇ／ｌ以下で、Ｓ
Ｓ＝５０ｍｇ／ｌ以下の原水水質のようようなものであ
る。従って、下向流式生物膜ろ過装置では、高濃度廃水
（特に高濃度ＳＳ含有廃水）よりむしろ低濃度廃水に適
している。

【０００７】そこで、この下向流式生物膜ろ過装置の上
記問題点を解消するために、従来より、比較的高濃度の
有機物、懸濁物（ＳＳ）を含有する高濃度廃水向けとし
て、図６に示したように、数層の砂利による支持層９４
を介して微生物膜を付着させたろ材を充填してろ層９５
を形成し、その槽下部に配設した配水管９２に、原水を
導入し、散気管９３に散気空気を導入するようにした上
向流式生物膜ろ過装置が種々開発されている。

【０００８】ところで、これらの生物膜を利用した汚水
処理方法では、活性汚泥法などと同様に、好気性微生物
によって汚水を浄化する方法であるために、酸素の供給
が必須であって、浄化槽内の溶存酸素濃度を一定以上に
維持しなければ、良好な好気性反応を維持することが困
難である。このため、従来より、生物ろ過装置や浸漬ろ
床装置において、酸素溶解効率（酸素供給性能）を高め
るために、処理水を循環して酸素溶解効率を高める方法
が実施されている。例えば、特公昭６１−１１９６号に
見られるように、浄化槽内の汚水を槽外に取り出し、こ
れに空気を加圧溶解させ、その加圧水を充填材層に供給
し、常圧にもどして微細気泡が発生するようにしたいわ
ゆる加圧溶解方式がある。また、実開昭６０−２１３９
６号に見られるように、好気性槽底部より取り出した循
環水と被処理液を、好気性槽底部へ気液混合状態で噴射
するようにしたいわゆるエジェクター方式が提案されて
いる。

【０００９】しかしながら、これらの従来の処理水を循
環して酸素溶解効率を高める方法では、エジェクターや
加圧溶解槽などの装置を別途必要とし、さらに高圧用の
ポンプ・ブロワーが必要であり、コストが高くなる上、
動力量の増大、ならびに敷地面積の増大につながり好ま
しいものではない。

【００１０】また、ろ材として、粒状媒体を充填した場
合、微細化された気泡はろ層内で集合化粗大化して酸素
溶解効率が低下するため、エジェクター方式などによっ
て気泡を微細化する方法は効率的ではなく、所期の目的
とする効果がさほど期待できないものであった。

【００１１】本発明は、このような従来技術の現状に鑑
み、比較的高濃度の有機物、懸濁物（ＳＳ）を含有する
廃水を対象とし、かつ、酸素溶解効率が高く、浄化槽内
の溶存酸素濃度を一定以上に維持でき、良好な好気性反
応を維持することが可能な、省エネ、省スペース化が達
成された生物膜ろ過方法を提供することを目的とする。

【００１２】また、本発明は、ろ層の閉塞防止および動
力の低減、敷地面積の大幅な低減化ならびに、高負荷処
理が可能な生物膜ろ過方法を提供することをも目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した課題
ならびに目的に鑑み発明されたものであって、ろ過槽内
に粒状媒体を充填してろ層とし、ろ層内に下方から空気
を供給しながら、原水を上向流で通水する生物膜による
汚水処理方法において、槽下部に設置した有孔ブロック
式分配装置を介して、原水と空気を導入・噴出させると
ともに、原水と空気に加えて、槽上部から流出する処理
水を前記有孔ブロック式分配装置に導入することによ
り、酸素溶解効率を高めることを特徴とする生物膜によ
る汚水処理方法である。

【００１４】さらにまた、本発明は、生物膜による汚水
処理方法において、・槽内に充填する粒状媒体の粒径を１０〜３０ｍｍとし
たこと、・原水と処理水循環量の合計の槽断面流速（ＬＶ）が、
５ｍ／ｈ以上となるようにしたこと、ならびに、・散気量と、原水と循環水量の比率を、８以下とするこ
とを特徴とする。

【００１５】

【作用】先ず、本発明が、その処理対象とする廃水（原
水）としては、上向流生物膜ろ過方法では、ろ材の目詰
まりが生じないため、高濃度廃水に適用可能で、例え
ば、ＢＯＤ＝２００ｍｇ／ｌ以上で、ＳＳ＝２００ｍｇ
／ｌ以下が対象となる。

【００１６】また、本発明では、図２及び図３に示した
ように、槽下部に設置した有孔ブロック式分配装置を使
用するが、これは、上向流で原水と空気を別々に流す
と、原水管のノズルが閉塞するおそれがあるが、有孔ブ
ロックは、原水と空気を同時に流すので有孔ブロックの
ノズルの孔が閉塞し難いからである。

【００１７】さらに、有孔ブロックを用いると、有孔ブ
ロックノズル出口にて水と空気が噴出するときの剪断力
により、空気気泡が微細化し、気液接触効率が増大する
ため、酸素溶解効率が高くなるからでる。なお、有孔ブ
ロック式分配装置の構造としては、一例として、図２及
び図３に示した構造のものを挙げる。

【００１８】また、ろ材の粒径は、５〜１０ｍｍ以下で
は目詰まりが生じ易いので、目詰まり防止のため、径を
大きくする方が好ましいが、径が大きすぎるとろ材比表
面積（ｍ² ／ｍ³ ）が小さくなり、付着微生物量が少な
くなり、ＢＯＤ除去率が低下するため、目詰まりを生じ
ることなく、かつ処理効率を高くするためには１０〜３
０ｍｍ程度であるのが好ましい。

【００１９】さらに、本発明では、処理水を循環するこ
とによって、酸素供給効率を高めるのであるが、これ
は、前述のように、有孔ブロックを用いると、有孔ブロ
ックノズル出口にて、水と空気が噴出するときの剪断力
により、空気気泡が微細化し、気液接触効率が増大する
ため、酸素溶解効率が高くなるからである。

【００２０】また、この際、原水と処理水循環量の合計
の槽断面流速（ＬＶ）を、５ｍ／ｈ以上とするのが好ま
しいことが種々の実験により判明している。すなわち、
これは、ＬＶ＝５ｍ／ｈまでは、気泡の微細化・気液接
触効率が、ＬＶに比例して増大するが、ＬＶ＝５ｍ／ｈ
で最大となる。従って、ＬＶ＝５ｍ／ｈ以上にしても酸
素溶解効率がそれ以上増加しない。その原因は、剪断力
による気泡の微細化・気液接触効率増大に限界があるた
めと考えられる。

【００２１】さらに、この場合、散気量と、原水と循環
水の合計量の比率、すなわち、空気／水比率（Ｇ／Ｌ）
を、８以下とするのが好ましい。その理由は、生物膜ろ
過法では、ろ層内保持汚泥量の関係から、ＢＯＤ容積負
荷５ｋｇ／ｍ³ ・ｄ以下とするのが効率的であり、ＢＯ
Ｄ容積負荷５ｋｇ／ｍ³ ・ｄにおけるＧ／Ｌは、表１に
示したような値となり、Ｇ／Ｌ＝８以下であれば、処理
に必要な酸素を供給できるためである。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【実施例】以下、本発明の生物膜による汚水処理方法に
おいて酸素溶解効率を高める方法について、図面に基づ
いてより詳細に説明する。

【００２４】図１は、本発明に従った上向流生物膜ろ過
装置の概略図である。図１において、１は本発明の上向
流生物膜ろ過装置の構造断面図を示している。本装置１
は、タンク状である装置本体１０と、後述する装置本体
１０に付設された循環装置などから構成されるものであ
る。

【００２５】本装置１０のタンク１０ａの下部には、通
水処理時に、散気空気、原水、循環水が供給される管状
の散気・洗浄装置１１が多数配設されている。この散気
・洗浄装置１１は、図３に示したような、従来の有孔ブ
ロック式分配装置でも使用可能であるが、図２に示した
ように、有孔ブロック構造とすることによって、処理水
を循環することにより、空気と水の均等な分散を行うこ
とができ、より高い酸素供給効率を得ることができる。
また、この散気・洗浄装置１１には、洗浄時に洗浄空気
と洗浄水が供給されるようになっている。

【００２６】また、前記タンク１０ａ内には、散気・洗
浄装置１１の上方に支持層２０が設けられており、これ
は、有孔ブロック孔へのろ材進入防止のため、ろ材より
大きい径の砂利を充填したものである。

【００２７】さらに、この支持層２０の上方には、生物
膜ろ過層３０が形成されており、これは、前記支持層２
０の上部３，５００〜４，０００ｍｍの高さで、粒径１
０〜３０ｍｍの焼結多孔質ろ材３１（例えば、主成分が
ＳｉＯ₂ のろ材）が充填されたものである。なお、この
ろ材粒径は、処理条件に応じて適宜選択すればよく、例
えば、１０〜２０ｍｍと２０〜３０ｍｍの２種類を使い
分けることも可能である。

【００２８】さらに、前記タンク１０ａの上方には、洗
浄排水を排水する洗浄排水桶４０と、処理水を集水する
ための処理水集水桶４１が設けられている。

【００２９】このように構成される装置本体１０は、図
４に示したように、別途設けられた被処理水を貯蔵した
原水タンク５０より、原水ポンプ５１及び散気ブロワー
５３の作動によって、前記散気・洗浄装置１１に空気と
ともに原水が供給され、支持層２０を介して上向流で、
生物膜ろ過層３０に通水されるとともに散気されるよう
になっている。そして、焼結多孔質ろ材３１に形成され
た好気性微生物膜の作用により、ＢＯＤ酸化とろ過など
の原水の清浄化が行われるようになっている。

【００３０】なお、この場合、ＢＯＤ酸化機能は、他の
固定生物床方式と同様に、ろ材表面に付着した微生物に
よって行われ、ろ層に原水と空気を供給すると、ろ材表
面に微生物が付着・増殖し、生物膜が形成され、次第に
厚みを増し、肥厚化した生物膜は洗浄によって、ろ層か
ら排出され一定の厚みに保たれるようになっている。

【００３１】一方、この生物膜ろ過層３０を通過して処
理された処理水は、タンク１０ａの上方に形成された処
理水集水桶４１を介して集水され、集水された処理水の
一部が循環ライン６０を経由して散気・洗浄装置１１に
導入される。また、一部は、沈澱槽７０へ導入される。

【００３２】

【発明の効果】本発明では、ろ層内に下方から空気を供
給しながら、原水を上向流で通水する生物膜による汚水
処理方法において、（１）槽下部に設置した有孔ブロッ
ク式分配装置を介して、原水と空気に加えて、槽上部か
ら流出する処理水を、ろ過槽内に循環供給するようにし
たので、酸素溶解効率が向上する、（２）ろ材の粒径を
最適値に設定したので、目詰まりが少なく、適切な微生
物の保持が可能となったので、高負荷処理ができる、
（３）適切な断面流速（ＬＶ）に設定することにより、
高い酸素溶解効率が達成可能である、さらには、（４）
空気／水比率を適切な値に設定することによって、ＢＯ
Ｄ負荷が５ｋｇ／ｍ³ ・ｄまで処理可能な酸素供給が可
能となり、その結果、省エネ、省スペース化が達成され
るなど幾多の作用効果を奏するきわめて優れた発明であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の汚水処理装置の概略を示す
部分断面図である。

【図２】図２は、本発明の汚水処理装置の散気・洗浄
装置の一実施例を示す断面図である。

【図３】図３は、本発明の汚水処理装置の散気・洗浄
装置の別の実施例を示す断面図である。

【図４】図４は、本発明の汚水処理装置・方法の概略
を示す図である。

【図５】図５は、従来の下向流式生物膜ろ過装置の概
略を示す部分断面図である。

【図６】図６は、従来の上向流生物膜ろ過装置の概略
を示す部分断面図である。

【符号の説明】

１…上向流生物膜ろ過装置１０…装置本体１０ａ…タンク１１…散気・洗浄装置２０…支持層３０…生物膜ろ過層３１…ろ材４０…洗浄排水桶４１…処理水集水桶５０…原水タンク５１…原水ポンプ５２…洗浄ブロワー５３…散気ブロワー６０…循環ライン６１…循環ポンプ７０…沈澱槽

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ろ過槽内に粒状媒体を充填してろ層と
し、ろ層内に下方から空気を供給しながら、原水を上向
流で通水する生物膜による汚水処理方法において、槽下部に設置した有孔ブロック式分配装置を介して、原
水と空気を導入・噴出させるとともに、原水と空気に加
えて、槽上部から流出する処理水を前記有孔ブロック式
分配装置に導入することにより、酸素溶解効率を高める
ことを特徴とする生物膜による汚水処理方法。
【請求項２】槽内に充填する粒状媒体の粒径を１０〜
３０ｍｍとしたことを特徴とする請求項１に記載の生物
膜による汚水処理方法。
【請求項３】原水と処理水循環量の合計の槽断面流速
（ＬＶ）が、５ｍ／ｈ以上となるようにしたことを特徴
とする請求項２に記載の生物膜による汚水処理方法。
【請求項４】散気量と、原水と循環水量の比率を、８
以下とする請求項１から３のいずれかに記載の生物膜に
よる汚水処理方法。