JPH0824895A - 生物濾過装置及び生物濾過用浮上濾材の洗浄方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 生物濾過装置の浮上濾材の洗浄を少ない逆洗
水量でもって効率的に行うことにより、濾過処理能力の
向上と濾過処理装置の小型化を図る。 【構成】 濾過槽の底部に集水管と散気管を、また濾過
槽の上方部に散水管を夫々設けると共に、濾過槽内へ粒
径が２〜１５ｍｍ、比重が１より小さな生物濾過用浮上
濾材を充填し、更に濾過槽の中間部に、槽内汚水の排出
時に浮上濾材を係止保持する生物濾過材係止体を配設す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は屎尿や家庭用雑排水等の
浄化処理に利用する生物濾過装置と、これに使用する生
物濾過用浮上濾材の洗浄方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】生物濾過装置は、従前の接触曝気処理に
比較して必要とする処理槽容積を削減することができ、
処理装置の大幅な小型化が可能となる。また、近年環境
保全の観点から、排出汚水の脱窒素に対する要求が高ま
っており、これに対する対応が求められている。そのた
め、嫌気濾床処理装置と生物濾過処理装置とを組み合わ
せた嫌気・好気循環型の処理装置が脚光を浴び、最近各
方面で、これに使用する生物濾過装置の開発が進められ
ている（実公平５−１６０００号等）。

【０００３】ところで、前記実公平５−１６０００号等
の生物濾過装置では、濾材として真比重の大きな多孔性
セラミック粒体を使用している。そのため、槽内へ予か
じめ多孔性セラミック粒体を充填すると、槽の重量が大
きくなり、浄化槽本体の運搬が著しく困難となる。従っ
て、現実には多孔質セラミック濾材のみを別に輸送し、
槽本体を据付けしたあと多孔性セラミック濾材を充填す
る必要があり、当該セラミック濾材の充填に手数がかか
ると云う難点がある。

【０００４】また、前記実公平５−１６０００号等の生
物濾過装置では、浄化処理をしたあとの処理水を上向き
に流すことにより濾材を逆洗すると共に、逆洗浄により
脱落せしめた固形物を逆洗水と一緒に生物濾過槽の上方
より取り出し、外部へ流出せしめる構成としている。し
かし、脱落せしめた固形物の大部分を生物濾過槽の上部
から外部へ円滑に移流せしめるためには、相当多量の逆
洗水を必要とし、その結果、処理水槽や嫌気濾床槽の容
積が大きくなって、処理装置の小型化を計り難いと云う
問題がある。

【０００５】一方、上述の如き問題を避けるため、真比
重の大きな多孔性セラミック粒体に代えて合成樹脂の多
孔質体を生物濾材として使用した濾過処理装置の開発が
進められている。しかし、前記ポリエチレンやポリウレ
タン等の合成樹脂製多孔質体を生物濾過材とする装置に
於いても、生物濾過材の洗浄は従前と同様に、主として
上向流によって生物濾過材を攪拌洗浄するようにしてお
り、前記実公平５−１６０００号等の場合と同様の問題
が残されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従前の生物濾
過装置並びにその濾材逆洗における上述の如き問題、即
ち多孔質セラミック濾材を使用する場合には、濾材を
別途に充填する必要があり、運送や据付作業に手数がか
かること、多量の逆洗水を必要とし、処理水槽や嫌気
濾床槽の容積が大きくなって、処理装置が大型化するこ
と及び濾材が逆洗用の上向流によって濾過槽の上方部
へ密集することになり、攪拌が十分に行われなくなって
濾材の洗浄性能が低下すること、等の問題を解決せんと
するものであり、生物濾過装置の一層の小型化と浄化性
能及び逆洗性能の向上を可能とした生物濾過装置と生物
濾過用浮上濾材の洗浄方法を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願装置発明は、濾過槽
１の底部に集水管２と散気管３を、また濾過槽１の上方
部に散水管４を夫々設けると共に、濾過槽１内へ粒径が
２〜１５ｍｍ、比重が１より小さな生物濾過用浮上濾材
６を充填し、更に前記濾過槽１の中間部に、槽内汚水の
排出時に前記浮上濾材６を係止保持する生物濾過材係止
体５を配設したことを発明の基本構成とするものであ
る。

【０００８】また、本願方法発明は、濾過槽１内の水抜
きをし、当該水抜きによって濾過槽１内の浮上濾材６を
生物濾過材係止体５へ係止保持させたあと、濾過槽１の
上方より洗浄水１０を散布し、当該洗浄水１０により、
濾過材係止体５へ係止保持せしめた浮上濾材６を飛散落
下させつつ洗浄することを発明の基本構成とするもので
ある。

【０００９】

【作用】生物濾過槽１内には、合成樹脂製の多孔性小粒
体より成る浮上濾材６が充填されており、曝気による好
気性環境下で各小粒体は攪拌移動すると共に、その外表
面には好気性生物膜が成育し、付着している。濾過槽１
内へ供給された汚水は、上向流の形で生物濾過材６の間
隙を通過し、その間に所謂生物膜濾過処理を受けたあ
と、濾過槽１の上部より槽外へ放流されて行く。

【００１０】前記生物膜濾過が約２４時間連続的に行な
われると、濾過槽１内の汚水は濾過槽１の下方より全量
引き抜かれ、槽外に設けた貯槽等へ貯留される。この
時、濾過槽１内の濾材６は生物濾過材係止体５に保持さ
れた状態となり、濾過槽１の中央部の空間部に保持され
る。その後、濾過槽１の上方より処理水槽（図示省略）
内の処理水９が散布される。これにより、前記空間部に
保持された浮上濾材６はバラバラになって落下し、その
間に、濾材６の逆洗が行われる。尚、濾材６を逆洗した
後の処理水は、抜水ポンプ（図示省略）により槽外の前
記貯槽等へ引き抜かれる。

【００１１】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。図１は本発明に係る生物濾過装置の断面概要図で
あり、図２は本発明で使用する生物濾過材係止体の斜面
図である。図１に於いて、１は濾過槽、２は集水管、３
は散気管、４は散水管、５は生物濾過材係止体、６は生
物濾過用浮上濾材、７は濾材阻止板、８は廃水、９は処
理水、１０は洗浄水、１１は排水管である。

【００１２】前記濾過槽１は鋼板や合成樹脂材により形
成されており、上方部に処理水排出口１ａが、また下方
部に廃水供給口１ｂが夫々形成されている。更に、濾過
槽１の内部上方には多孔性の濾材阻止板７が水平に配設
されており、後述する浮上濾材６の槽外への流出防止が
図られている。

【００１３】前記濾過槽１内の底部近傍には多数の小孔
２ａを穿設した集水管２が配設されており、当該集水管
２を通して廃水８の供給並びに引き抜きが行われる。ま
た、前記集水管２の上方近傍には散水管３が配置されて
おり、当該散気管３を通して適宣量の空気が槽１内へ供
給され、槽１内が好気性環境下に保持される。更に、槽
１内の前記濾材阻止板７の下方近傍には散水管４が配置
されており、後述する如く当該散水管４を通して槽１の
外部より、処理水９や清浄水等が濾材６の洗浄水１０と
して供給され、槽１の上方より下方向へ向けて噴出され
る。

【００１４】尚、本実施例では、前記散気管３及び散水
管４を槽１の高さ方向に夫々一箇所づつ配設するように
しているが、濾過槽１の中央部に別の散気管３及び散水
管４を配設し、槽１の底部及び中間部から散気を、また
槽１の中間部及び上部から洗浄用の散水を夫々行なうよ
うにしてもよい。

【００１５】前記、本実施例で使用する生物濾過材係止
体５は、図２に示す如く合成樹脂パイプ５ａ又は棒材を
格子状に組立てて形成した立体状格子体であり、濾過槽
１の竪方向のほぼ中間部に支持固定されている。尚、図
２の生物濾過材係止体５に於いては、パイプ５ａとして
１０Ａ〜１５ＡのＶＬＰ管が使用されており、Ｌ₁ ＝５
００〜６００、Ｌ₂ ＝６００〜７００、Ｈ＝５００〜６
００ｍｍ、Ｐ＝１５０〜２００ｍｍに夫々選定されてい
る。また、当該生物濾過材係止体５は、高さ１６００〜
１８００、横幅５５０〜６５０、奥行６５０〜７５０ｍ
ｍのほぼ立方体状の濾過槽１内へ設置されている。

【００１６】また、本実施例では生物濾過材係止体５を
立体格子状に形成しているが、図３及び図４に示すよう
に支柱５ｂから係止体５ｃを水平方向に突出せしめた形
態のものであってもよく、廃水の処理中には浮上濾材の
攪拌流動が円滑に行なえ、且つ廃水を排出した際には、
槽内部の浮上濾材を一時的に槽の中間部に係止保持でき
るものであれば、如何なる形状のものであってもよい。

【００１７】前記生物濾過用浮上濾材６は発泡性ポリス
チロールにより小球体に形成されており、その直径は約
２〜１５ｍｍφに選定されている。尚、浮上濾材６の材
料としては、比重が水より軽いか又は水に近い多孔質材
であれば如何なるものであってもよく、前記発泡性ポリ
スチロールやウレタン樹脂等が好都合である。また、球
状浮上濾材６の直径は２〜１５ｍｍφ位いが適当であ
り、２ｍｍより小さいと生物膜の生育や濾材６の流出阻
止の点で問題を生ずることになり、また１５ｍｍφより
大きいと、濾過槽１内に於ける流動性や逆洗時の洗浄性
能が低下する等の問題が発生する。更に、浮上濾材６の
形状は、廃水中に於ける流動性や洗浄時の付着物の剥離
性等の点から球状体とするのが最適である。しかし、形
状が立方体や直方体、楕円状球体等であってもよいこと
は勿論である。

【００１８】前記浮上濾材６は濾過槽１内に約６０〜７
５％の充填率（体積％）で充填されている。充填率が６
０％以下になると濾過性能が急激に低下し、また、逆に
充填率が７５％を越えると、濾材が洗浄し難くなるた
め、６０〜７５％の充填率が最適である。

【００１９】次に、本発明の生物濾過装置の作動につい
て説明する。被処理原水である廃水８は原水ポンプ（図
示省略）より集水管２へ供給され、小孔２ａを通して濾
過槽１内へ吐出される。吐出された廃水８は、散気管３
からのエアーによる曝気循環流によって、生物濾過用浮
上濾材６の間隙を上向流となって通過し、この間に、浮
上濾材６の外表面に予かじめ形成されている生物膜によ
り、廃水８内の固形物や有機物等が所謂生物濾過処理さ
れて、除去される。また、浮上濾材６内を通過する間に
処理された処理水９は、濾材阻止板７を通過して濾過槽
１の上部に至り、処理水排水口１ａから槽外へ排出され
て行く。

【００２０】約２４時間生物濾過槽１が運転されると、
濾過槽１内の浮上濾材６の逆洗操作が行なわれる。逆洗
に際しては、先ず濾過槽１内の汚水が集水管２及び排水
管１１を通して抜水ポンプ（図示省略）によって原水タ
ンク（図示省略）へ引き抜かれる。当該水抜き操作によ
って濾過槽１内の汚水が減少して行くと、汚水中に浮上
していた球状の浮上濾材６は、汚水と一緒に順次下方へ
下降して行く。しかし、この時汚水と一緒に下降した浮
上濾材６は、濾過槽１の底部にまで下降してしまうので
はなく、濾過槽１内に設けた濾過材係止体５の各部へ、
水の表面張力によって相互に一体化した如き状態で付着
保持された様な状態となり、槽１の中央部に係止保持さ
れる。即ち、濾過槽１の中間部に浮上濾材６が集合状で
保持された状態となる。その後、散水ポンプ（図示省
略）が作動され、処理水槽（図示省略）内の処理水９が
散水管３から下方へ向けて散布されると、前記係止体５
に係止されていた球状の浮上濾材６は、洗浄水流によっ
てバラバラにされて下方へ落下し、この間に濾過材６は
相互に衝突を繰り返すと共に散布洗浄水１０によって洗
浄を受ける。これによって、濾材外表面に付着した固形
物等は円滑に剥離されると共に、洗浄水１０によって洗
い流されることになる。尚、逆洗中に散気管３からエア
ーを吹き出し、落下する濾過材６を攪拌するようにして
もよい。また、本実施例の生物濾過装置（槽内有効容積
０．６４ｍ³ ）では、逆洗用の散水量は０．１ｍ³ （総
量）以上で、約１０分間に亘って散水される。

【００２１】前記洗浄水１０の散布により、係止体５か
ら落下した浮上濾材６は濾過槽１の底部へ順次たまる。
また、落下時の衝突や洗浄水１０の散布により濾過材６
の外表面から剥離除去された固形物は、順次濾過槽１の
底部へ集められ、排水と一緒に集水管２を通して外部へ
排出され、原水タンク（図示省略）等へ戻されて行く。
尚、本実施例では処理水９を逆洗時の洗浄水１０として
使用しているが、処理水９以外の清浄水等を洗浄水とし
てもよいことは勿論である。

【００２２】浮上濾材６の洗浄性能と生物濾過槽１の処
理能力を対比するため、図５に示す如く５人槽相当の生
物濾過槽（内容積０．６４ｍ³ ）１を製作し、ＢＯＤ除
去性能、窒素硝化率を確認するため、実汚水による試験
を行った。本試験槽１は、１戸建て住宅に設置された小
型合併浄化槽（５人槽）１２の横の地上部に設置し、嫌
気第２室１３よりの移流水を全量通水した。小型合併浄
化槽１２は循環水１０で循環したので、濾過槽１への流
入汚水８は、浄化槽１２への流入汚水１４＋循環水１０
の水量となる。先ず、浮上濾材係止体５を使用せずに、
且つ２４時間毎に濾材の逆洗（０．１ｍ³ の処理水９を
１０分間で散布）を行なった。その結果、排水８のＢＯ
Ｄ処理特性は図６のように、また、硝化特性は図７、Ｓ
Ｓの処理特性は図８のように夫々なった。

【００２３】図６に示す如く、処理水９のＢＯＤは、試
験開始後２週間で安定して、１０ｐｐｍ以下となった
が、その後徐々に上昇し、２０〜３０ｐｐｍとなった。
ＮＯｘ濃度は３週間で安定期に入り、硝化率８０％程度
で推移した。ＢＯＤが徐々に増加した時点で、ＳＳも１
０〜１５ｐｐｍまで上昇した。前記ＢＯＤが不安定とな
った原因は、明らかにＳＳの流出によるものと考えられ
る。濾過槽を単純なものとしたため、濾材洗浄時に水抜
きを行うとき、濾材６はバラバラの状態にならず、濾過
中と同じ状態で下部に降下した。このため、上部より処
理水９を散水しても、濾材６が十分に洗浄されず、濾床
よりわずかではあるが汚泥のリークがあり、処理水ＢＯ
Ｄに影響を与えたものと考えられる。

【００２４】次に、前記試験と全く同じ条件で、図２に
示す如き濾材係止体５を装着した場合について、処理試
験を行なった。その結果、排水８のＢＯＤ処理特性は図
９のように、硝化特性は図１０のように、ＳＳの処理特
性は図１１のようになった。

【００２５】図９等からも明らかなように、濾材係止体
５を配設することにより、濾材６の洗浄度が大幅に向上
し、ＢＯＤを常時１０ｐｐｍ以下に、硝化率を８０％以
上に保持できることが可能となった。また、当該テスト
から、本実施例の生物濾過槽（有効容量０．６４ｍ³ ）
１では、０．１ｍ³ の洗浄水を約１０分間で散布するこ
とにより、生物濾過用浮上濾材６の濾過性能は十分に初
期状態に回復することが確認されている。

【００２６】

【発明の効果】本願発明では、生物濾過槽１の濾材６と
して汚水中に浮遊可能な合成樹脂製の多孔質材粒体を使
用しているため、濾過材全体の重量が軽量となって、生
物濾過槽１の運搬や据付が極めて容易になると共に、濾
材外表面への生物膜の生育付着も良好となり、高い汚水
処理性能が得られる。また、本発明では浮上濾材６を生
物濾過材とすると共に濾過槽１内に生物濾過材係止体５
を配置する構成としている。そのため、逆洗操作前に濾
過槽１内の汚水を抜き出すことにより、浮上濾材６は生
物濾過材係止体５に係止保持された状態となって、濾過
槽１の中央部に宙吊り状となる。その結果、上方より洗
浄水１０を散布することにより、係止された濾過材６は
相互に衝突を繰り返し乍らバラバラになって下方へ落下
し、衝突によって外表面に固着した付着物が効率よく剥
離されると共に、剥離された付着物は、落下するあいだ
に散水によって容易に洗い落とされることになり、より
少ない洗浄水１０でもって効率よく且つ完全に浮上濾材
６の洗浄が行なえる。本発明は上述の通り、優れた実用
的効用を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発発明に係る生物濾過装置の断面概要図であ
る。

【図２】本発明で使用する生物濾過材係止体の斜面図で
ある。

【図３】生物濾過材係止体の第２実施例を示す斜面図で
ある。

【図４】生物濾過材係止体の第３実施例を示す斜面図で
ある。

【図５】本発明の生物濾過装置を用いた廃水処理テスト
のフロー系統図である。

【図６】生物濾過材係止体を用いない場合の廃水のＢＯ
Ｄ処理特性図である。

【図７】生物濾過材係止体を用いない場合の廃水の硝化
特性図である。

【図８】生物濾過材係止体を用いない場合の廃水のＳＳ
処理特性図である。

【図９】生物濾過材係止体を用いた場合の廃水のＢＯＤ
処理特性図である。

【図１０】生物濾過材係止体を用いた場合の廃水の硝化
処理特性図である。

【図１１】生物濾過材係止体を用いた場合の廃水のＳＳ
処理特性図である。

【符号の説明】

１は濾過槽、１ａは処理水は排出口、１ｂは廃水供給
口、２は集水管、２ａは小孔、３は散気管、４は散水
管、５は生物濾過材係止体、６は生物濾過用浮上濾材、
７は濾材阻止板、８は廃水、９は処理水、１０は洗浄
水、１１は排水管。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 濾過槽（１）の底部に集水管（２）と散
   気管（３）を、また濾過槽（１）の上方部に散水管
   （４）を夫々設けると共に、濾過槽（１）内へ粒径が２
   〜１５ｍｍ、比重が１より小さな生物濾過用浮上濾材
   （６）を充填し、更に前記濾過槽（１）の中間部に、槽
   内汚水の排出時に前記浮上濾材（６）を係止保持する生
   物濾過材係止体（５）を配設したことを特徴とする生物
   濾過装置。
2. 【請求項２】 浮上濾材（６）を発泡性ポリスチロール
   の粒体とすると共に、濾過槽（１）内への浮上濾材
   （６）の充填率を６５〜８０％とした請求項１に記載の
   生物濾過装置。
3. 【請求項３】 生物濾過材係止体（５）を、合成樹脂製
   の棒材又はパイプ材を格子状に連結組み合せして成る格
   子状立体とした請求項１又は請求項２に記載の生物濾過
   装置。
4. 【請求項４】 濾過槽（１）内の水抜きをし、当該水抜
   きによって濾過槽（１）内の浮上濾材（６）を生物濾過
   材係止体（５）へ係止保持させたあと、濾過槽（１）の
   上方より洗浄水（１０）を散布し、当該洗浄水（１０）
   により、濾過材係止体（５）へ係止保持せしめた浮上濾
   材（６）を飛散降下させつつ洗浄することを特徴とする
   生物濾過用浮上濾材の洗浄方法。
5. 【請求項５】 洗浄水（１０）の散布中、浮上濾材
   （６）内へ空気を噴出するようにした請求項４に記載の
   生物濾過用浮上濾材の洗浄方法。
6. 【請求項６】 生物濾過槽（１）で処理した処理水
   （９）を洗浄水（１０）として散布するようにした請求
   項４又は請求項５に記載の生物濾過用浮上濾材の洗浄方
   法。