JPH08511983A - 水を生物学的に処理する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 下水または飲料水を生物学的に浄化する場合、粒状濾過材の濾床内で水を浄化する方法が知られており、この方法において濾過材は濾床底部から濾床の上面へと空気によって搬送され、従って連続的に作動するフィルターが得られる。本発明においては、搬送する濾過材を２つまたはそれ以上の平行な部分に分割し、流れの状態によってバクテリア菌株が減少することに起因して濾床の反応性に悪影響を及ぼすのを防ぐことを提案している。

Description

【発明の詳細な説明】 水を生物学的に処理する方法及び装置 本発明は、粒状濾過材からなる濾床内で下水または飲料水を生物学的に浄化す る方法及び装置に関するものであり、この場合濾過材は、フィルターを連続的に 作動するために空気によって濾床底部から濾床の上部へと搬送される。 下水または飲料水を粒状濾過材を含む連続的に作動するフィルター内で生物学 的に処理する際には、特定の用途に適するように培養されたバクテリア菌株が使 用される。このような処理には典型的に硝化及び水から窒素を取り除く脱窒とが 含まれる。濾床の最適化を図るために、特定の工程に対して効果を及ぼす充分な 量のバクテリア培養を含むことが必要とされる。 粒状濾過材を含む連続的に作動するフィルターの例は、濾床を２つまたはそれ 以上のモジュールから構成することができるものとして、スウェーデン特許第７ ，６０２，９９９−０号に詳細が示されている。少なくとも現段階においては、 処理する懸濁液は濾床の底部に浸透し、濾床を通って上方に流れ、最終的に処理 された液体として濾床の上面から取り出される。例えば砂などの粒状濾過材は空 気起重ポンプにより濾床底部から懸濁物質を抽出する装置へと搬送され、さらに 該装置から濾床の上面へと戻される。従って、濾過材は濾床を通ってゆっくりと 下方へ移動し、処理中の懸濁液と混ざることになる。 空気起重ポンプによる濾床の底部から上面への上記のような搬送に起因して、 バクテリア菌株に対する臨界状態が生じることになる。 ある状況では、バクテリア菌株は搬送される間に激滅するので、濾床内の反応性 は著しく劣ることになる。 本発明の目的は、浄水工程における効果の著しい低下が見られるようなバクテ リア菌株の減少を防ぐように空気起重ポンプによる濾過材の搬送を行うことであ る。上記の目的は、２本またはそれ以上の平行な搬送管を用いることで達成され る。その結果搬送管またはパイプ内の流れの状態が、バクテリア菌株の過剰な減 少に起因して、濾床の反応性に対し悪影響を及ぼすことはなくなる。 本発明の詳細及び基本的な問題点を述べる。 空気起重ポンプは、種々の大きさの粒子を含有する懸濁液を垂直方向に搬送す るために用いるのが有効である。空気起重ポンプを作動するのに使用する空気は 、搬送管の底部オリフィスの真上に位置するポンプの搬送管内に調節した加圧と して導かれる。空気は搬送管を通って上昇し、吸引作用により搬送管の底部オリ フィスに近接して位置する濾過材を同伴する。所定の直径を有する搬送管内に導 かれる空気の流れは、所定の搬送管に固有の制限値内で、単位時間に搬送するこ とのできる濾過材の量を決定することになる。上記の制限値に達した際には、搬 送管はそれ以上の量の濾過材を搬送することはできない。搬送容量の増加を要す る場合には、搬送管の直径を増大することが必要となる。搬送管の直径または単 位時間の空気量を増大することによって管内の搬送状態は激しく変化することに なる。言い換えると、より大きな乱流が発生することになる。 バクテリア菌株を搬送する管内での著しく強い乱流による直接作用を電子顕微 鏡で観察することが可能である。濾過粒子または細粒 の凸面にはバクテリアの付着は一切見られない。これらのバクテリアは既存の細 孔内に見られるか、あるいは凹部または中空部にごく少量確認することができる 。多くの場合、顕微鏡による観察結果は三燐酸アドシンを分析し、酸素消費量（ ＣＯＤ［ｇ］／濾床材[Kg]）を測定することにより立証される。同様に、搬送管 内の流速及び乱流を減少することによって全表面を実質的にバクテリアに覆われ たままにすることができる。従って乱流は、空気起重ポンプによる搬送後のバク テリア菌株の大きさに関する決定的な要因であると言うことができる。搬送管内 の流れが遅すぎる場合、濾過粒子に厚い層のバクテリアが残ることになる。この 状態も好ましいものではない。既存の細孔に隠れたバクテリアを除き、濾過粒子 が丁度バクテリアに覆われる程度にのみバクテリアが剥離されるのが理想的であ る。 搬送条件は、バクテリア塊の大きさの分析及び搬送管内の流速の算出に加え、 搬送管内の乱流を観察する多数回の試験によって決められてきた。これらの目視 観察の結果、気泡及び濾過粒子が管内を同速度で移動する際に濾過粒子の理想的 な搬送が起こると定義することが可能であった。多くの場合、管の直径が２５mm 以下、好ましくは２０mm以下で、且つ３つの媒質全ての総流速が０．５m/s、好 ましくは約０．３m/sまたはそれ以下である場合に上記したような濾過粒子の理 想的な搬送が起こり得た。管の直径または空気量を増大することで気泡は濾過粒 子よりも早く上昇することが判明し、乱流増加の開始が観察された。バクテリア 塊と流速のこのような観察及び測定に基いて、濾床全体に亘る有効且つ最適な生 物学的工程に おいても充分な量のバクテリア菌株を保持し得るように流速の限界を決定するこ とができる。 各生物学的工程毎の反応性に関して、濾床内における所定の工程での効果を設 定することが可能となる。例えば脱窒工程の場合、反応性は硝酸塩窒素および亜 硝酸塩窒素（硝酸塩及び亜硝酸塩中の窒素原子を意味する。）を分析することに より決定され、測定値ｇＮ／ｍ³・ｄ（除去された窒素［ｇ］／濾床［ｍ³］・カ レンダー日）が与えられる。それぞれの場合、濾床の生物学的反応性を空気起重 ポンプにおける流れの状態に対して多種多様に適合することが可能である。 これらの流れの条件は、例えば１リットルの空気／１リットルの砂などの空気 の流れと水の流れとの比率によって与えられるのが適宜である。この比率の値が 大きいと強い乱流を引き起こす結果となり、多数のバクテリアが粒子から剥離さ れることになる。上述した比率は低いのが好ましく、同時に砂の流れが最大とな ることが望ましい。このような比率が砂の流れ、すなわち砂［リットル］／［分 ］の関数として示されるグラフにおいては、流れの状態が最適になる点では最小 値を示すことが分かる。前記関数は搬送効率の測定に基くものである。 濾過材の使用度、すなわち濾過材が空気起重ポンプの搬送部間で作用する時間 は、各種の工程、濾過材及び処理する懸濁液毎に経験則に従って定められる。こ の作用を評価する最も簡単な方法は、濾床が沈む速度を測定することである。従 って、濾過粒子＋水＋空気の総量、すなわち単位時間に空気起重ポンプで搬送さ れる量が決定 されることになる。本発明においては、個別の搬送管で搬送される物質の量は、 バクテリア菌株の過剰な消耗により反応性が著しく低下することのない値に制限 されることになり、このことは平行して作動する２つまたはそれ以上の搬送管を 通して物質を搬送することによって、搬送物質を平行するいくつかの部分に分割 することを意味する。 空気起重ポンプの寸法は濾床が非常に小さい場合には何の問題もない。例えば ０．１５ｄの面積を有し、空気起重ポンプに直径２０mmの単一の搬送管を用いた 小さな濾床の場合、通常の操作では生物学的フィルターとして許容できる反応性 を示す。しかしながら、濾過面積を前記面積の２倍にするだけであっても大きな 直径を有する搬送管が必要となるので、反応性低下の問題が生じることになる。 濾床面積が１ｍ²またはそれ以上になると、空気起重ポンプの搬送は急激になり 、反応性に著しい影響を与える。 搬送管の数の応じて、搬送管を異なる方法によって組み立てることも可能であ る。例えば搬送管を一纏めにしたり、相互に隣接する列に配することも可能であ る。各搬送管は独自の流入パイプを含み、従って空気の供給をより正確に制御で きるように構成することが好ましい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，Ｂ Ｒ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ ，ＦＩ，ＧＢ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ， ＬＵ，ＬＶ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，Ｐ Ｌ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ハグロ、マニュス スウェーデン、エス―132 42 サルトフ ェー・ブー、シーヴリングスヴェーゲン 20 (72)発明者 オスカーソン、ヨナス スウェーデン、エス―149 50 ニュネス ハムン、エステヴェーゲン ４シー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．粒状濾過材の濾床内で下水または飲料水を生物学的に浄化し、前記粒状濾過 材を濾床底部から懸濁物質の分離手段へと空気によって連続的に搬送し、さらに 濾床の上面へと戻るように構成する際にバクテリア菌株を保護する方法において 、前記分離手段に搬送する濾過材を２つまたはそれ以上の平行な搬送部に分割す ることを特徴とするバクテリア菌株の保護方法。 ２．前記搬送部の数は、濾過材及び空気の流速がほとんど変らないように定めら れることを特徴とする請求項１記載の方法。 ３．２５mm以下、好ましくは２０mm以下の直径を有する搬送管を用いることを特 徴とする請求項１または２に記載の方法。 ４．空気及び濾過材の流速を０．５m/s以下、好ましくは０．３m/ｓ以下または それ以下に調節することを特徴とする請求項１乃至３のいづれか一項に記載の方 法。 ５．濾床底部から懸濁物質の分離手段へと空気によって濾過材を連続的に搬送す る管を含み、濾過材は前記分離手段から濾過材の上面へと戻るように構成された 、粒状濾過材の濾床内で下水または飲料水を生物学的に浄化する際に、請求項１ 記載の方法によってバクテリア菌株を保護する装置において、前記分離手段は平 行して作動する２本またはそれ以上の相互に隣接する搬送管を含むことを特徴と するバクテリア菌株を保護する装置。 ６．前記搬送管は２５mm以下、好ましくは２０mm以下の直径を有することを特徴 とする請求項５記載の装置。