JPH06509274A - 流体の処理方法及び装置 - 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】 流体の処理方法及び装置 本発明は、流体の処理方法及び装置に係り、特に、流体の処理中において、生物 的に曝気され、浸水されたフィルターの処理に関する。その流体は、特に家庭廃 水及び工業廃水であり、そのフィルターは、浮遊物質、生化学的な酸素消費量及 びアンモニア性窒素の除去を特徴とする。

伝統的に、廃液処理は、好気性の雰囲気下でのバクテリア及び微生物による有機 窒素含有物質の生物学的な酸化によって達成されている。それらは、活性汚泥工 程中において流体中に浮遊していたり、濾化フィルター中において不活性な支持 媒体に付着されていたりする。もちろん、これらの処理方法は効果的ではあるも のの、長い保持期間を必要としたり、処理された流体の放出に先立って、浮遊し た生物上の浮遊物質を除去するための最終的な沈下タンクを使用する必要がある 。

促案された水及び廃液の処理装置は、細粒状の不活性媒体の土台を含む生物的に 曝気されたフィルターである。それは、媒体表面に付着され、確実に処理を行う ことのできるバクテリア及び微生物（生物有機体）を伴っている。そして、その 中で処理される流体は、前記土台中を下方或いは上方へと一定流速で流れる。

その土台は、水中に浸漬された条件下で保持される。そして、土台の基部及びそ の近傍に、空気や、酸素に富む空気や、他の気体が導入され、これらは前記媒体 が曝気されるよう土台中を通過する。そして、それが生物的な増殖に結びついて いる。媒体の広い表面領域は、高１度での微生物の増殖を促進し、その結果、空 気にさらすためのタンクの容量は、簡便な処理装置の場合よりもずっと小さくて 済む。加えて、処理及び固体の除去は、最終的な沈下の必要性を除去できる単一 のりアクタ−中で達成される。

達成される処理の程度は、有機窒素化物質及び水圧媒体の荷重率に依存する。

代表的には、工程は、期待された流れ及び荷重の変化に適用するだめの適切な［ 平均に対するビーク」値を伴った平均的な適用率に基づいて設計されるであろう 。これにより、要求された処理の程度はいつでも達成される。しかしながら、曝 気されたフィルター内における短い保持時間及び土台を流動する流体のプラグ流 れ特性により、工程が、廃水の流れ及び強さといった変化に影響されやすいもの となる。そのため、処理効率において低下か起こったり、流体中におけるｌり染 物の濃度が潜在的に許容不能なほど増加してしまったりする。

川の水質の規格を改良するという必要性は、また、処理された流体中の例えばア ンモニア性窒素の濃度に厳しい条件を課すために廃水処理工程におけるより大き い程度の浄化を要請してきている。

前記工程が、アンモニア性窒素を除去するための廃液処理である場合、その工程 は生化学的な酸素要求及び停滞した固体の大部分の除去のための既に受け入れら れた処理を有しており、曝気された土台内において前記媒体に対しあらゆる箇所 に付着された自主栄養の硝化する微生物の１度は、アンモニア性窒素の気質１度 及び温度に依存し、溶解した酸素を集中的に供給することは増殖を制限しないこ のように、付与されたアンモニア性窒素及び水圧の荷重率のために、土台中にお ける気質の濃度勾配は、廃水の流れ方向に存在するであろう。また、硝化細菌の 同様な１度勾配が存在するであろう。例えば、廃水が土台中を流れる場合、処理 を確実に行う微生物は、土台の頂点においてより高い１度が存在する。そして、 気質か除去されていくにつれて土台の底部へいくほど減少してゆく。

硝化細菌の増殖速度は遅いということが確立されている。もし、土台中の流速や 或いはアンモニア性窒素の荷重率が、硝化速度の最大値を超えてしまった場合、 それは生物有機体濃度及び時間に依存するのであるが、硝化細菌は、荷重におけ る増加を賄うほど充分な速度で増殖しないであろう。そして、流体品質が低下し てしまうであろう。

代表的には、前記問題を克服するために、プラントに対する廃液の流れ及び荷重 は、これらの変動を等しくするために均整がとられているべきである。あるいは 、フィルター媒体の深さが増加することである。これらのことは、処理プラント のタンクの上流で流れのバランスをとるための、あるいは処理プラント自身にお いて、非常に高いコスト面での負荷という欠点を有している。曝気された土台を より深くすることは、土台の底部における微生物の１度が充分でなくなってしま うというように、いかなる利益ももたらさない。

従って、探究すべき本発明の目的は、これらの欠点を緩和することである。

本発明の第１の面に関して述べるならば、流体を処理するための方法が提供され る点である。それは、流体の処理のために微生物が付着されたフィルター土台を 各々が含む場合における第１及び第２の処理容器の導入を含んでいる。そして、 定期的に第１のフィルター土台を洗浄腰土台の深さ方向に対して微生物の濃度が ほぼ均等な要求された１度となるよう第２のフィルター土台を曝気する工程を含 んでいる。

その方法は、第１のフィルター土台を洗浄し、両フィルター土台の流体の流れ方 向を変える工程を含んでいる。好ましくは、上記洗浄工程は、フィルター土台及 び微生物（生物有機体）を有効に再生するために、逆流洗浄されることであるフ ィルター土台を形成する媒体は粒体である。これにより、順次行われる処理を効 率的なものとするために、生物有機体のより広い表面領域が得られる。

フィルター土台は、少なくとも部分的に水で満たされるのが望ましい。これによ り、生物有機体にとって好適な環境が形成される。

品フィルター土台を通過する流動期間は、微生物の増殖速度によって決定される のが望ましい。これにより、生物有機体の好適な再生が図られる。

流れは、連続的であるのか望ましく、しかも交互のサイクルにおいて定期的に切 り換えられるのが望ましい。このことにより、特に有効な［フリップ−フロップ Ｊ処理が行われる。

容器の処理は、処理される流体か各処理容器に同時に流れるほど流体の流速が速 い期間中には、その代わりに平行に行われるのが望ましい。

好ましくは、硝化によりアンモニアを除去すべく、流体が、未硝化の下水汚物流 体を含んでいることである。これにより、有効なアンモニア除去工程が行える。

特に、第１のフィルター土台の荷重量は約０．　６ｋｇ／ロ１３／日であり、第 ２のフィルター土台の荷重量は約０．０５ｋｇ／ｍ３／日であるのが望ましい。

汚水の処理工程において、第１のフィルター土台は、数日間の、好ましくは３日 間毎の間隔を経て逆流洗浄されるのが望ましい。

本発明の第２の面に関して述べるならば、前述で定義したような方法を実行する ための装置を提供するという点である。それは、流体の処理のために微生物が付 着されたフィルター土台を各々含む第１及び第２の処理容器を備えている。そし て、空気や酸素をフィルター土台中に通過させる手段及び第１のフィルター土台 を逆流洗浄する手段を含んでいる。

フィルター土台は、それぞれ、例えば平均粒径が２．８ｍｍ〜４．０ｍｍであり 、多孔率が約１４％の、溶鉱炉のスラソグ媒体のような粒子からなるフィルター 媒体を備えているのが望ましい。これにより、濾化及び生物有機体による活動が 効率的なものとなる。

各フィルターは、下部に流体の出口及び上部に流体の入口が設けられているのか 望ましい。これは、比較的簡易なかつ効率的な構造である。

前記装置は、入口上流に保持タンクを有しているのが望ましい。

本発明の第３の面に関して述べるならば、下水汚物処理プラントを提供するとい う点である。それは前述で定義された方法によって処理され、前述で定義された 装置を含んでいる。

本発明は、前述で定義された方法及び装置によっていつでも処理される汚水にま で言及する。

フィルターを形成する粒状の媒体は、曝気されていたり、曝気されていなかった りされつる。

フィルター土台は、少なくとも部分的に浸水されていたり、全て浸水されていた り、或いは全く水にさらされていなかったりされつる。

処理される流体は、フィルター土台を通じて下方及び上方へ、或いは逆方向へ交 互に流れるような処理容器に供されるのが望ましい。

このように、本発明を採用することにより、流体を処理する装置を提供すること が可能となる。この装置は、粒状の媒体よりなる曝気された土台を備えた処理容 器と、処理される流体をその処理容器に以下のように供給する手段とを含んでい る。すなわち、流体は、処理容器の頂部及び処理容器の基部に相互に逆方向に導 入され、その結果、流体は、交互のパルス期間毎に上方へ或いは下方へと流れる 。

各処理容器は、大気に開放されたり閉ざされたりし、代表的には、コンクリート 、金属或いはプラスチックや他の好適な素材等の天然或いは人造の素材から構成 される容器又はタンクを備えているのが望ましい。

前記パルスの持続期間は、例えば日毎、週毎、或いは他の期間毎に任意に設定さ れうる。その期間は、より多くの、より一定の数の微生物が（曝気された）土台 の深さを通じて確立されるように、処理される廃水の流れ及び荷重に依存する流 量の流れ方向の切換は、処理される流体を伴った処理容器中の媒体の土台を逆流 洗浄した後に実行されうる。その結果、洗浄サイクルの最後において処理容器中 の流体は、充分に処理されつる。また、全く処理されないことはないか、あるい は部分的に処理された流体は、処理される流体の流れが回復したときに、その処 理容器から流出される。

好ましくは、流体処理装置は、粒状媒体よりな゛る曝気された土台を備えた多く の、典型的には２つの、処理容器を含んでいる。そして、処理される流体は、各 々の曝気された土台中を上方又は下方へと一流路を次から次へと流れる。その装 置は、処理される流体を、前記各流路の最終端にある処理容器及びその流路の他 の処理の入口に供給する手段を備えている。その結果、通常の作用において、処 理容器の流路を通じた流体の流れは、交互のサイクルにおいて定期的に切換えら れる。

本方法及び装置は、例えば水位制御装置、バルブ、ポンプ或いは吸引装置等の流 体の流れを制御するための適切な装置を備えている。

各流体の流れの切換サイクル期間は、このように日毎、週毎、或いは各処理容器 内において各々曝気された土台のａさを通じてより高い微生物の１度を維持する ために処理容器の流路に適用される汚濁負荷に従属する他の期間毎である。

通常の作用において、処理容器は、上述したように、流体が１つの処理容器から 他の処理容器へと連続的に通過するよう作用する。例えば嵐の如き条件下におけ る廃水の流れのように、異常に速い流体の流れの条件を克服する処理装置におい ては、処理容器は連続的よりもむしろ平行に全ての処理容器を流体が通過するよ うになっている。嵐の如き条件下における典型的な廃水の流れにより、汚れの濃 度は低減されるが、流れの増加によって、簡便な方法において処理される各処理 容器中の曝気された土台から流体の内部へと汚染物の漏出物が導入されてしまう 。繰り返し流れが切り換えられることに伴い、曝気された土台の内部において微 生物の高い濃度が維持されることにより、より多い流量での処理が可能となる。

その一方で、要求された流体品質が維持される。

粒状の媒体は、異なった種類の粒体物あるいは粒体物層の土台を備えているのが 望ましい。粒体は、前述した溶鉱炉のスラッジよりもむしろ天然の鉱物や、加工 された天然の、あるいは人造の素材を含んでいるのが望ましい。

本発明において実施される方法及び装置は、例及びそれに伴った図面が参照され ることによって後述されている。

図１．　２．　３．　４及び５は、それぞれ、本発明に従った作用方法を示す流 体処理のための装置の側面図を模式的に示している。

図６は、図３及び４の装置を使用したプラントを模式的に示している。

図７は、図６に示されたものと類似するプラントを通過する流体の流れを模式％ 式％ 図面に関し、同様の部材については同様の符号により説明がなされている。流体 処理するための、この場合には廃水を処理するための装置ｌｌがある。この装置 は、容器又はタンク２、その容器２に交互に廃水を供給する手段３及び曝気され たフィルター媒体を構成するための粒状媒体５の土台に酸素を加えるための装置 ４を備えている。

図１及び２は、処理容器中において粒状媒体の土台を通過する廃水の下方及び上 方への交互の流れを示している。

図３及び４は、連続して作用する処理容器の流路を通じての流体の交互の流れを 示している。

そして、図５は、高速での流れ条件下における画処理容器の作用を同時に示して いる。

全ての実施例において、フィルターの土台は、作用期間中には、手段４を通じた 土台の基部（図に見られるように）、或いはそれに隣接した位置に導入された空 気、酸素に富む空気、他の気体にさらされる。その手段は、貫通されたマニホー ルド、拡散器或いは土台５の全ての表面領域をほぼ覆う拡散器のようなものであ る。また、全ての実施例において、土台５は、天然の鉱物や溶鉱炉のスラッジ媒 体のような粒状媒体であり、個々の部材の表面には、流体の処理に効果のあるバ クテリアや微生物（生物有機体）が付着されている。汚水から誘導された３の流 入水は、空気、酸素に富む空気、気体状のものに対し逆流する。そして、それは 、特に未硝化の流入水、すなわち、以前に処理されて［３００（生物的酸素消費 量）及び浮遊物質の濃度が低減された廃水である。溶鉱炉のスラッジ媒体５は、 その平均粒径が２．８ｍｍ〜４．０ｍｍであり、多孔率が１３．９％である。本 方法を実行するに際しては、フィルター土台を通じての定期的な流れの切換によ り、微生物（生物有機体）の１度勾配が、記述された実施例中における全ての処 理条件下において、土台の深さ方向に微生物の１度が要求されているように、は ぼ均一に維持される。これにより、均一な、効率的な汚水の処理が施される。

ここで、図６においては、汚水プラント６内において図３及び４の媒体５の２つ の連続する容器又はタンク２が示されている。図の仕様では、そのなかの左方（ 参照されるように）の容器２は第１のフィルターであり、右方（参照されるよう に）の容器２は第２のフィルターである。流れが切り換えられた場合には、右方 の容器が第１のフィルター２となり、左方の容器が第２のフィルター２となるこ とが分かる。マニホールド、拡散器或いは４のようなものは、送風器７及び空気 清浄送風器Ｂを備えた空気源に連結されている。また、汚水プラント６の入口Ｉ Ｏに汚れた逆流水を誘導する汚水用の逆流洗浄タンク９が設けられている。

未硝化の廃水供給手段３は、沈澱した汚物のためのものであり、また、逆流洗浄 液は、タンク９にも供給する水槽ＩＩから容器２を超えて供給される。

また、容器２に連続して、洗浄水を貯水槽１３へと導く第３のフィルター１２が 設けられている。そして、そこからポンプ１４は洗浄水を水槽１１に誘導する。

最終的な流体は、貯水槽１３の１５の部分から撤退される。図７において示され る図６のそれに類似するプラント１６の配置においては、バルブＶｌ〜ｖ５が矢 印の２つの頭部がくっついた恰好で左方及び右方の容器のいずれかに応じて開閉 可能なように示されている。また、［Ａ」及び［Ｂ）としてそれぞれ図７におい て同一視されるものは、いつでも第１のフィルターとして作用する。本実施例に おいて、容器２（ａ）又は２（Ｂ）のいずれかを通過する前の濾化液のための長 期間の保持タンク１８は、バルブｖ２の状態に依存する。

本発明を実施したプラントに関する平均結果が次の表に示されている。

廃液中アンモニア　ｍｇ／ｌ　１．　３２　０．　４３廃液窒 廃液中ＢＯＤ　ｍｇ／ｌ　８．　５９　３．　８９廃液中窒化物　１ｇ／１．　 ６．６　７．３ＢＯＤ　ＶＬＲｋｇ／ｍ’／日　０、９　０．２６アンモニアｖ ＬＲｋｇ／１１′／日　ｏ、ｅ　ｏ、ｏｓＨＬＲ鵬ｔ／が７時間　２．　８３　 ２．　６３％　アンモニア除去量　９０．　６　９６．　９％　ＢＯＤ除去量　 ７２．　３　８７．　２％　固体除去量　６８．　６　７６、　６注意　平均温 度＝９．２℃ これらの結果において、第１のフィルター容器におけるアンモニアＶＬＲ（体積 負荷率：Ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ　ｌｏａｄｉｎｇ　ｒａＬｅ）は０　、　６　ｋ ｇ／ｍ’／日であり、第２のフィルター容器におけるアンモニアＶＬＲは０　、 　０５　ｋｇ／ｉ＊’／日であった。この表において、第２のフィルター容器に おける、アンモニアの流体品質は平均して０．　４ｍｇ／ｌであったことを示し ている。また、入来するほとんどのアンモニアが、第１のフィルター容器で処理 され、そのため第２のフィルターのアンモニアＶＬＲが低くなったことを示して いる。そして、このことは、もし第１のフィルター容器から「漏出」がおこった としても、工程中においては第２のフィルター容器において処理されつることを 示している。

表はまた、流入水の硝化は、本発明により実施された方法において（及びプラン トにおいて）、効率的に行われていることを示している。結果として、９５％以 上のアンモニアが除去され、第１のフィルター容器に関してのアンモニア体積負 荷率は０　、　６　ｋｇ／ｍ″７日であり、第２のフィルター容器に関しては、 ０．０５ｋｇ／＋ａ’／日であった。

本実施例中の第１のフィルター容器２の逆流洗浄は、平均３日間毎に行われ、シ ステムを通じての支流の流れ方向がこれら逆流洗浄期間毎に切換えられた。

別例において、第１のフィルター容器は、第２のフィルター容器が最適に曝気さ れている場合には、流れ方向を変えることなく洗浄することができる。それによ り、不必要なバルブの選択を回避したり、曝気のコストを低減することができる であろう。

本方法を実行するに際し、フィルター土台を通して流れを切り換えることにより 、本実施例において示したように、全ての処理条４′ｉ下において土台の深さ方 向に微生物の１度が望まれているように、微生物（生物有機体）のＪ［勾配がほ ぼ均一に維持される。このことにより、均一な効率的な下水汚物の処理が行われ る従って、本方法によれば、新規な汚水プラントのサイズを小さくするために、 及びそれによりコストを低減するために、そして、３級アンモニアの除去処理に おいて適用される変わりやすい負荷に対処するために、未硝化の下水汚物の供給 の非常に強力な処理が行われることとなる。

Ｆ　Ｉ　Ｇ、２ 補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の８）１Ｆ＃７丁−１自１− 　／７−１　り＝ｒ７　／　Ｊｌｌｔｌｉｌ　ＩＨ；ｌ　１つｒ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．流体を処理するための方法であって、液体と、空気又は酸素を土台を通じて 逆流の関係をもって通過させることにより、各々が流体を処理するために徴生物 が付着されたフィルター土台を有する第１及び第２の処理容器を、差し当たり導 入することと、定期的に第１のフィルター土台を洗浄することと、土台の深さ方 向に対して徴生物の濃度がほぼ均等な要求された濃度となるよう第２のフィルタ ー土台を曝気することとを備えている。 ２．請求項１に記載された方法であって、第１のフィルター土台を洗浄し、両フ ィルター土台を通過する流体の流れの方向を切り換える工程を含む。 ３．請求項２に記載された方法であって、前記洗浄工程は、逆流洗浄工程である ４．請求項３に記載された方法であって、前記フィルター土台を形成する媒体は 粒状物である。 ５．請求項１〜４のいずれかに記載された方法であって、前記フィルター土台は 、少なくとも部分的に浸水されている。 ６．請求項５に記載された方法であって、前記各フィルター土台を通過する流動 期間は、徴生物の増殖速度により決定される。 ７．請求項１〜６のいずれかに記載された方法であって、前記流動は、連続的で あり、かつ、交互のサイクルにおいて定期的に切り換えられる。 ８．請求項１〜６のいずれかに記載された方法であって、前記流体が高速で流れ る期間中は、処理される流体が各処理容器に同時に流れるように、前記処理容器 は、平行に処理される。 ９．付随する図面を参照して既にここで説明されたものと実質上同様な流体の処 理方法。 １０．請求項１〜９のいずれかに記載された方法であって、前記流体は、硝化に よってアンモニアを除去するために、未硝化の汚水を含んでいる。 １１．請求項９に記載された方法であって、前記第１のフィルター土台の負荷は 、約０．６ｋｇ／ｍ３／日であり、第２のフィルター土台の負荷は、約０．０５ ｋｇ／ｍ３／日である。 １２．請求項１０又は１１に記載された方法であって、前記第１のフィルター土 台は、数日間毎に定期的に逆流洗浄される。 １３．請求項１２に記載された方法であって、前記逆流洗浄の周期は３日間毎で ある。 １４．請求項１〜１３のいずれかに記載された方法を実行するための装置であっ て、 流体の処理のために微生物が付着されたフィルター土台を各々有する第１及び第 ２の処理容器と、 前記フィルター土台中に空気又は酸素を通過させる手段と、前記第１のフィルタ ー土台を逆流洗浄する手段とを備える。 １５．請求項１７に記載された装置であって、前記フィルター土台は、それぞれ 粒子からなるフィルター媒体を備える。 １６．請求項１６に記載された装置であって、前記フィルター媒体は、溶鉱炉の スラッグ媒体を含んでいる。 １７．請求項１７に記載された装置であって、前記スラッグ媒体の平均粒径は、 ２．８ｍｍ〜４．０ｍｍであり、媒体の多孔率は約１４％である。 １８．請求項１５〜１８のいずれかに記載された装置であって、各フィルター土 台は、下部に流体出口を有し、上部に流体入口を有する。 １９．請求項１９に記載された装置であって、前記入口の上流側に保持タンクを 有する。 ２０．請求項１〜１４のいずれかに記載された方法によって処理されるか、又は 、請求項１５〜２１のいずれかに記載された装置を含む汚水処理プラント。 ２１．請求項２２に記載されたプラント中においていつでも処理される汚水。