JPH07112190A

JPH07112190A - 生物濾過装置

Info

Publication number: JPH07112190A
Application number: JP5260687A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kazuma; 数馬謙二; Michio Zenimoto; 銭本三千雄; Hideyuki Kuwabara; 桑原秀行; Shoichi Mori; 省一森
Original assignee: Tonen Corp
Current assignee: Tonen General Sekiyu KK
Priority date: 1993-10-19
Filing date: 1993-10-19
Publication date: 1995-05-02

Abstract

(57)【要約】【目的】設備および処理工程の簡略化、集約化を図ると
ともに、廃水処理能力の増大、逆洗間隔の延長および逆
洗水量の低減を図る。【構成】廃水供給管４からの廃水を処理水排水管８に向
けて上向流または下向流で流動可能にする廃水処理槽１
と、廃水処理槽１の内部に設けられる濾過床３と、濾過
床３内に充填される多数の粒状体からなる浮上性または
沈降性の濾材１１と、濾過床３の複数位置に接続される
空気供給管６とを備え、濾過床３の圧力損失の増加に応
じて、空気供給を上流側から下流側に向けて切り換え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種有機化合物を含む
工場廃水、食品廃水、クリーニング廃水等の種々の産業
廃水および下水、家庭廃水等の一般廃水の処理に係わ
り、とくに、廃水中に混入している固形分等のＳＳ（Su
spended Solid:懸濁粒子）を捕捉して濾過除去すると同
時に、この濾過処理では除去できない汚濁物質を微生物
の作用で好気性処理もしくは嫌気性処理を行って分解
し、増殖・遊離微生物等を濾過除去することにより、廃
水を清浄化処理する生物濾過装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、通常の濾過処理では除去できない
汚濁物質を微生物の作用で好気性処理もしくは嫌気性処
理を行って分解し、増殖・遊離微生物等を濾過除去する
ことにより、廃水を清浄化処理する生物濾過装置が知ら
れている。

【０００３】この場合の廃水処理の方法としては、単一
槽内に沈降性濾材もしくは浮上性濾材のいずれか１種類
の濾材で構成した単層の濾過床を設け、廃水を上向流或
いは下向流で流し、濾過床で接触酸化処理させて清浄化
する方法があり、また、生物処理装置（活性汚泥装置、
バイオリアクター等）に、濾過器や遠心分離機等を組み
合わせて、上流側の生物処理装置からの処理水中に混入
してくる増殖・遊離微生物等のＳＳを下流側の濾過器等
で除去して清浄化する方法もある。

【０００４】これらの従来技術は、廃水中に混入してい
る固形分等の濾過機能と、汚濁物質を酸化分解する際に
副生する増殖微生物や微生物の死骸等のＳＳを捕捉する
機能とを併せて有するため、処理水を常時清浄に維持で
きるとともに、通常の活性汚泥装置で不可欠であった汚
泥沈澱槽が不要になるという利点を有している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法のうち、単一槽内に濾材を設け廃水を単層濾過
床で接触酸化処理させる方法においては、運転経過に伴
い濾過床の特定部分に増殖微生物や微生物の死骸等のＳ
Ｓが付着閉塞するため、圧力損失が増加し長時間の継続
運転が困難になるという問題を有している。すなわち、
生物濾過においては、酸素供給量が十分であれば空気注
入位置の上側周辺部で集中的に汚濁物質を分解するた
め、濾過床の特定箇所で微生物が激しく増殖する。この
増殖微生物等のＳＳを濾材の濾過機能で捕捉除去するた
め、空気注入位置の上側周辺部で特に閉塞が激しく、経
時的に濾過床の特定部分での圧力損失が増加し、長時間
の継続運転が困難になる。

【０００６】この圧力損失の増加に対しては、一定時間
毎に空気、水等による濾過床の逆洗復旧が不可欠である
が、頻繁に逆洗を繰り返すと逆洗水量の増加につなが
り、通常、汚濁した逆洗水は回収、再処理する必要があ
るため、逆洗水量の増加は、処理設備の必要能力の増加
および運転負荷の増大等につながるという問題を有して
いる。

【０００７】また、上記従来の方法のうち、生物処理装
置に濾過器等を組み合わせる方法においては、生物処理
装置側での圧力損失の増加は問題ないが、下流側の濾過
器側で圧力損失が増加するという問題を有し、また、処
理設備、処理工程および運転が複雑になるという問題を
有している。

【０００８】本発明は上記課題を解決するものであっ
て、設備および処理工程の簡略化と集約化を図るととも
に、酸素供給量を調整することにより圧力損失の増加を
制御して、廃水処理能力の増大、逆洗間隔を延長でき高
密度で逆洗できるため逆洗水量の低減を図ることができ
る生物濾過装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そのために本発明の生物
濾過装置は、廃水供給管からの廃水を処理水排水管に向
けて上向流または下向流で流動可能にする廃水処理槽
と、該廃水処理槽の内部に設けられる濾過床と、該濾過
床内に充填される多数の粒状体からなる浮上性または沈
降性の濾材と、前記濾過床の複数位置に接続される空気
供給管とを備え、前記濾過床の圧力損失の増加に応じ
て、空気供給を上流側から下流側に向けて切り換えるこ
とを特徴とする。

【００１０】そして、前記濾過床の下流側まで圧力損失
の増加が所定値を越えた場合には、廃水処理を停止し逆
洗を行う。なお、逆洗の基本は、浮上性濾材の濾過床に
対しては下向流で、沈降性濾材の濾過床に対しては上向
流で行う。逆洗の際、濾材表面に付着していた微生物の
一部は逆洗水とともに流出するが、残留した微生物は運
転再開時に酸化分解・増殖機能を復活する。

【００１１】また、前記濾過床を複数層に分割するよう
にしてもよいし、また、前記廃水供給管を濾過床の複数
位置に接続し、廃水が上向流の場合に、廃水供給を上流
側から下流側に向けて切り換えるようにしてもよい。一
方、廃水が下向流の場合も上流側から下流側に向けて切
り換えるようにしてもよいが、空気泡が上昇することを
考慮すれば、空気との接触を最大限に活用するという観
点から切り換えなくてもよい。

【００１２】また、前記廃水処理槽を主廃水処理槽と
し、該主廃水処理槽と直列に接続される１基以上の副廃
水処理槽を備え、該副廃水処理槽には、浮上性または沈
降性の濾材が充填される濾過床と、該濾過床に接続され
る空気供給管とを備えるようにしてもよい。また、前記
廃水処理槽を主廃水処理槽とし、該主廃水処理槽の上流
若しくは下流側に直列に接続される１基以上の副廃水処
理槽を備え、該副廃水処理槽には、浮上性または沈降性
の濾材が充填される濾過床を備え、廃水を嫌気性処理す
るようにしてもよい。さらに、前記廃水処理槽の複数基
を並列に接続し、複数基の廃水処理槽における廃水処理
と逆洗を交互に行うようにしてもよい。

【００１３】

【作用】本発明においては、例えば図１に示すように、
運転経過に伴い濾過床３の空気供給位置に増殖微生物や
微生物の死骸等のＳＳが付着閉塞すると、圧力損失が増
加するが、この圧力損失を図示しないセンサにより検知
して、廃水および空気を濾過床３の下流側に供給する。
このようにして、濾過床３の上流側で圧力損失が増加す
れば、順次濾過床３の下流側に向けて廃水供給および空
気供給位置を移行させることにより、濾過床３における
ＳＳの捕捉量を分散させて圧力損失の増加に対処するよ
うにする。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。図１は、本発明の生物濾過装置の１実施例を単
一槽による処理に適用した構成図である。本実施例は、
１層の浮上性濾材と廃水上向流を組み合わせた例であ
る。

【００１５】廃水処理槽１の上部には、金属または樹脂
製のネット部材２が固定され、ネット部材２の下部に濾
過床３が構成されている。濾過床３には、多数の粒状体
からなる浮上性濾材１１が充填されており、ネット部材
２により上部に流出しないようにされている。

【００１６】前記浮上性濾材１１は、表面が多孔性の発
泡性高分子、繊維状高分子、発泡スチロールを球形、ペ
レット型、星型等の形状に成形し、微生物を増殖可能に
させるもので、濾材径（０．５〜２０ｍｍ程度）、細孔
含有率、比重を変えることにより、濾過床３の濾過性能
および微生物付着性能を調整し、また、濾過床３の閉塞
状況を制御可能にしている。小径濾材で構成する濾過床
は、微生物保持量が多くなり、接触酸化能力が高いが圧
力損失の増加が大きく、閉塞しやすい。このため濾材径
の大小を組み合わせることで分解能力、圧力損失を調整
する。また、脱燐効率改善のために、濾過床３に炭酸カ
ルシウム粉末もしくは炭酸カルシウムを含むサンゴ砂、
貝殻等を混入してもよいし、濾材１１中に炭酸カルシウ
ム成分を混入して成形してもよい。これらの炭酸カルシ
ウム類は、化学反応で脱燐するため槽内に存在させるだ
けでよい。

【００１７】処理すべき廃水は、廃水供給管４から開閉
弁５ａ、５ｂ、５ｃの制御により、濾過床３の複数位置
に供給可能にされ、空気は、空気供給管６から開閉弁７
ａ、７ｂ、７ｃの制御により、濾過床３の複数位置に供
給可能にされている。廃水処理槽１の上部には、処理水
排水管８および逆洗水供給管９が接続され、廃水処理槽
１の下部には、逆洗水排水管１０が接続されている。

【００１８】上記構成からなる生物濾過装置の処理方法
について説明する。先ず、開閉弁５ａ、５ｂ、５ｃおよ
び開閉弁７ａ、７ｂ、７ｃのうち、開閉弁５ｃおよび開
閉弁７ｃを開いて、廃水および空気を濾過床３の最上流
側に供給する。濾過床３内においては、浮上性濾材での
微生物の増殖が活発になり、廃水中の汚濁物質は微生物
による好気性処理により分解除去され、処理水は濾過床
３を経て処理水排水管８から排水される。

【００１９】運転経過に伴い濾過床３の空気供給位置周
辺に増殖微生物や微生物の死骸等のＳＳが付着閉塞する
と、圧力損失が増加するが、この圧力損失を図示しない
センサにより検知して開閉弁５ｂおよび開閉弁７ｂを開
き、開閉弁５ｃおよび開閉弁７ｃを閉じ、廃水および空
気を濾過床３の中間部に供給する。このようにして、濾
過床３の上流側で圧力損失が増加すれば、順次濾過床３
の下流側に向けて廃水供給および空気供給位置を移行さ
せることにより、濾過床３におけるＳＳの捕捉量を分散
させて圧力損失の増加に対処するようにする。

【００２０】そして、濾過床３の最下流側の空気供給位
置付近に増殖微生物や微生物の死骸等のＳＳが付着閉塞
し圧力損失が増加すると、廃水処理を停止し逆洗水供給
管９から逆洗水を供給し、濾過床３に付着した増殖微生
物の一部や微生物の死骸等を除去し、この汚濁した逆洗
水は逆洗水排水管１０を経て排水され、ＳＳ分を除去し
た後、次回の運転で廃水供給管４に戻され廃水処理され
る。なお、供給した空気の残りは廃水処理槽１の上部か
ら抜いて処理水と分離してもよいし、処理水とともに下
流へ導入してもよい。

【００２１】従来の生物濾過装置として、濾過床高さ２
ｍ、浮上性濾材の平均粒径３．０ｍｍ、原廃水のＢＯＤ
負荷＝３．７ｋｇ／ｍ³ 日、濾過速度２ｍ／Ｈ、温度１
７℃、ｐＨ＝６．８の条件下で実験したところ、原廃水
のＢＯＤ＝１４７ｍｇ／ｌが処理水ＢＯＤ＝１３．４ｍ
ｇ／ｌまで低下した。この場合、最大圧力損失の増加
０．７ｋｇ／ｃｍ² を目処に処理した結果、１日に１回
の逆洗で圧力損失の増加に対処することができた。上記
装置に図１の実施例を適用した結果、例えば、同一処理
量での処理を前提とするならば、逆洗の頻度を３日に１
回に延長でき、１日に１回の逆洗頻度を前提とするなら
ば、３倍の処理量で廃水処理することができる。なお、
廃水および空気の注入位置を変更しても、最低２ｍ程度
の高さの濾過床での接触酸化が必要である。

【００２２】図２〜図５は、本発明の生物濾過装置の他
の実施例を示し単一槽の処理に適用した構成図である。
なお、図１の実施例と同一の構成については同一番号を
付けて説明を省略する。

【００２３】図２の実施例は、複数層の浮上性濾材と廃
水上向流の組み合わせの例である。廃水処理槽１内に
は、複数のネット部材２が固定され、各ネット部材２の
下部に濾過床３ａ、３ｂ、３ｃが形成されている。上流
側の濾過床３ｂ、３ｃの高さは、処理能力によって相違
するが、例えば３０〜５０ｃｍ程度であり、最下流側の
濾過床３ａの高さは例えば２ｍ程度である。廃水供給管
４は、濾過床３ａ、３ｂ、３ｃのそれぞれ下方に配設さ
れ、空気供給管６は濾過床３ａ、３ｂ、３ｃ内のそれぞ
れ下部に配設されている。なお、図では、濾過床３ａ、
３ｂ、３ｃは３層で構成されているがこれに限定される
ものではない。廃水処理方法は図１の実施例と同様であ
る。

【００２４】図３の実施例は、複数層の浮上性濾材と廃
水下向流の組み合わせの例であり、廃水処理槽１の上部
に廃水供給管４を接続し、処理層１の下部に処理水排水
管８を接続している。本実施例においては、上流側の濾
過床３ａで圧力損失が増加すれば、順次下流側の濾過床
３ｂ、３ｃに空気供給位置を移行させる。廃水の供給位
置は、廃水が濾過床３ａ、３ｂでの閉塞位置の浮上性濾
材を押し下げて閉塞に至ることがないので、移行させる
必要はない。

【００２５】図４の実施例は、複数層の沈降性濾材と廃
水上向流の組み合わせの例である。廃水処理槽１内には
複数のネット部材２が固定され、各ネット部材２の上部
に濾過床３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが構成されている。濾
過床３ａ〜３ｄには、多数の粒状体からなる沈降性濾材
が充填されており、ネット部材２により下部に流出しな
いようにされている。前記沈降性濾材としては、粒状活
性炭、多孔性の高分子濾材、砂、アンスラサイト、セラ
ミックボール等を球形、ペレット型、星型等の形状に成
形したもので、浮上性濾材と同様に、濾材径（０．５〜
２０ｍｍ程度）、細孔含有率、比重を変えることによ
り、濾過床の濾過性能を調整し、また、濾過床の閉塞状
況を制御可能にしている。また、脱燐効率改善のため
に、濾過床に炭酸カルシウム粉末もしくは炭酸カルシウ
ムを含む貝殻等を混入してもよいし、濾材中に炭酸カル
シウム成分を混入してもよい。廃水処理方法は図１〜図
３の実施例と同様である。

【００２６】図５の実施例は、浮上性濾材および沈降性
濾材と廃水下向流の組み合わせの例である。濾過床３
ａ、３ｂには、浮上性濾材が充填されており、濾過床３
ｃには沈降性濾材が充填されている。本実施例において
は、上流側の濾過床３ａで圧力損失が増加すれば、順次
下流側の濾過床３ｂ、３ｃに空気供給位置を移行させ、
廃水の供給位置は、廃水が濾過床３ａ、３ｂでの閉塞位
置の浮上性濾材を押し下げるので、移行させる必要がな
い。最下流側の濾過床３ｃでは、沈降性濾材の移動（押
し下げ）が不可のため、圧力損失は大きいが濾過性能は
良い。

【００２７】また、廃水処理槽１の上部および下部に逆
洗水供給管９が設けられ、また、濾過床３ｂと濾過床３
ｃの間に逆洗水排水管１０が設けられ、浮上性濾材の濾
過床３ａ、３ｂは下向流で逆洗し、沈降性濾材の濾過床
３ｃは上向流で逆洗するようにしている。

【００２８】図６〜図８は、本発明の生物濾過装置の他
の実施例を示し複数槽による処理に適用した構成図であ
る。なお、図１の実施例と同一の構成については同一番
号を付けて説明を省略する。

【００２９】図６の実施例は、主廃水処理槽１Ａ、副廃
水処理槽１Ｂをポンプ１２により直列に接続し、前段の
主廃水処理槽１Ａは、複数層の沈降性濾材と廃水下向流
の組み合わせを行い、後段の副廃水処理槽１Ｂは、１層
の浮上性濾材と廃水上向流の組み合わせを行い、閉塞の
激しい主廃水処理槽１Ａで空気供給位置を変更して圧力
損失を制御するとともに、逆洗を行うことにより、副廃
水処理槽１Ｂにおける負荷を低減し、逆洗頻度を大幅に
低減することができ、全逆洗水量を低減できる。なお、
廃水処理槽を３基以上にすることも可能である。また、
主廃水処理槽１Ａでの圧力損失が大ならば、図４の実施
例と同様に、開閉弁５ａ〜５ｃの制御により廃水供給位
置も下流側へ切り換えるようにすることも可能である。

【００３０】図７の実施例は、主廃水処理槽１Ａ、副廃
水処理槽１Ｂをポンプ１２により直列に接続し、前段の
副廃水処理槽１Ｂは、大容量にするとともに沈降性濾材
と廃水上向流の組み合わせを行い、後段の主廃水処理槽
１Ａは、複数層の浮上性濾材と廃水上向流の組み合わせ
を行い、副廃水処理槽１Ｂには空気を供給しないで嫌気
性処理をすることにより、主廃水処理槽１Ａにおける負
荷を低減し、逆洗頻度を大幅に低減することができ、全
逆洗水量を低減できる。なお、主廃水処理槽１Ａにおけ
る圧力損失の激しい場合には、副廃水処理槽１Ｂの嫌気
性処理部分を多段にすることにより、圧力損失の増加に
対処することもできる。また、下向流で廃水処理をする
場合には、副廃水処理槽１Ｂでは沈降性濾材を浮上性濾
材に、主廃水処理槽１Ａでは浮上性濾材を沈降性濾材に
置き換えることにより構成可能である。さらに、廃水処
理槽を３基以上にすることも可能である。

【００３１】図８の実施例は、２つの廃水処理槽１Ａ、
１Ｂを並列に接続し、廃水供給用開閉弁１３ａ、１３ｂ
および処理水用開閉弁１４ａ、１４ｂを制御することに
より、廃水処理槽１Ａ、１Ｂを交互に運転可能にしてい
る。これにより、一方の廃水処理槽で圧力損失が増加す
れば、他方の廃水処理槽で処理を行いつつ、当該廃水処
理槽の逆洗により圧力損失を回復させて、廃水処理と逆
洗を交互に繰り返すことにより、運転を休むことなく継
続的に廃水処理が可能となる。また、本実施例におい
て、濾過床３ｂ、３ｄは、濾過のみでＳＳ除去して下流
の負荷を低減するようにしている。なお、廃水処理槽を
３基以上にすることも可能である。

【００３２】以上、本発明の１実施例について説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく種々
の変形が可能である。例えば、複数層の濾過床の一部を
流動床で構成して全体の圧力損失の増加を抑えるように
してもよい。

【００３３】また、純酸素、若しくは酸素富化空気、オ
ゾン等の供給により微生物の高活性を維持して能力改善
が可能である。すなわち、酸素が多量に供給されれば微
生物の接触酸化能力が活発になり、また、オゾンの注入
により、ある種の微生物が特に高活性となることがある
からである。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、高濃度ＳＳで逆洗できるため、汚泥沈澱槽や汚
泥濃縮のための濾過器が不要となり、設備および処理工
程の簡略化と集約化を図ることができるとともに、濾過
床に圧力損失の増加を分散して圧力損失の増加を制御す
ることにより、廃水処理能力の増大、逆洗間隔の延長お
よび全逆洗水量の低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の生物濾過装置の１実施例を単一槽によ
る処理に適用した構成図である。

【図２】本発明の生物濾過装置の他の実施例を示し単一
槽による処理に適用した構成図である。

【図３】本発明の生物濾過装置の他の実施例を示し単一
槽による処理に適用した構成図である。

【図４】本発明の生物濾過装置の他の実施例を示し単一
槽による処理に適用した構成図である。

【図５】本発明の生物濾過装置の他の実施例を示し単一
槽による処理に適用した構成図である。

【図６】本発明の生物濾過装置の他の実施例を示し複数
槽による処理に適用した構成図である。

【図７】本発明の生物濾過装置の他の実施例を示し複数
槽による処理に適用した構成図である。

【図８】本発明の生物濾過装置の他の実施例を示し複数
槽による処理に適用した構成図である。

【符号の説明】

１、１Ａ、１Ｂ…廃水処理槽、２…ネット部材、３、３
ａ〜３ｄ…濾過床４…廃水供給管、５ａ〜５ｄ…開閉弁、７ａ〜７ｄ…開
閉弁、６…空気供給管８…処理水排水管、９…逆洗水供給管、１０…逆洗水排
水管１１…浮上性濾材

フロントページの続き (72)発明者森省一埼玉県入間郡大井町西鶴ケ岡一丁目３番１号東燃株式会社総合研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】廃水供給管からの廃水を処理水排水管に向
けて上向流または下向流で流動可能にする廃水処理槽
と、該廃水処理槽の内部に設けられる濾過床と、該濾過
床内に充填される多数の粒状体からなる浮上性または沈
降性の濾材と、前記濾過床の複数位置に接続される空気
供給管とを備え、前記濾過床の圧力損失の増加に応じ
て、空気供給を上流側から下流側に向けて切り換えるこ
とを特徴とする生物濾過装置。
【請求項２】前記廃水処理槽を主廃水処理槽とし、該主
廃水処理槽と直列に接続される１基以上の副廃水処理槽
を備え、該副廃水処理槽には、浮上性または沈降性の濾
材が充填される濾過床を備えることを特徴とする請求項
１に記載の生物濾過装置。