JPH0889982A

JPH0889982A - 生物濾過装置用浮上濾材の洗浄方法

Info

Publication number: JPH0889982A
Application number: JP6231909A
Authority: JP
Inventors: Masao Kondo; 雅夫近藤; Senichi Takarakura; 銑一宝蔵; Michisuke Fujii; 道祐藤井
Original assignee: BEST KOGYO KK
Current assignee: BEST KOGYO KK
Priority date: 1994-09-27
Filing date: 1994-09-27
Publication date: 1996-04-09
Anticipated expiration: 2014-11-10
Also published as: JP2975269B2

Abstract

(57)【要約】【目的】浮上濾材を用いた生物濾過装置に於ける濾材
の洗浄を、より少ない洗浄水量でもって効率的に行なえ
るようにする。【構成】処理槽内へ比重がほぼ０．３以下、粒径が１
〜１５ｍｍの粒状浮上濾材を充填して濾過層を形成し、
該濾過層の下方より空気を供給し乍ら汚水を上向流で濾
過槽内を通過させるようにした好気性生物濾過装置に於
いて、前記濾材の充填量の０．５〜１．５倍の水を５〜
９０秒間に濾過層の下部より処理槽外へ排出することに
より、余剰汚泥を濾材から剥離除去する。

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好気性生物濾過装置の浮上濾材の
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装
置等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形化が図れると云う特徴を有
している。ところで、この種の生物濾過装置は、通常処
理槽内へ比重が１．０よりも小さな水に浮上する濾材を
充填して濾過層を形成し、これに好気性或いは嫌気性の
微生物を含んだ汚泥を付着させたあと濾過層内へ汚水を
流通させ、汚水内の有機性汚濁物質の処理と浮遊物質の
分離を同時に行なうように構成されている。

【０００３】而して、生物濾過装置を用いて汚水の濾過
処理が一定時間継続されると、有機性汚濁物質の一部が
汚泥として濾過層内へ蓄積すると共に、浮遊物質も同様
に濾過層内に固着残留することになる。その結果、濾過
層の汚水流通抵抗が順次増大し、生物濾過機能が低下し
て来る。そのため、前記濾過層は定期的に洗浄をし、蓄
積した余剰汚泥や浮遊物質を系外へ排出することによ
り、その閉鎖を防止する必要があり、一般には、一定流
速の下向流で濾過層内へ洗浄水を通水し、濾過層を水流
によって展開させ乍ら汚泥等を洗い流す方法が多く採用
されている。

【０００４】しかし乍ら、発泡性プラスチック濾材のよ
うに比重が極く小さな濾材の場合には、洗浄水の流速を
相当に速くしないと濾過層が十分に展開されず、その結
果多量の洗浄水が必要となって生物濾過装置の総合的な
処理能力が低下する等の様々な支障を生ずることにな
る。

【０００５】一方、上述の如き問題を解決するため、従
前から様々な方策が開発されている。例えば、処理槽
内に形成した充填層（濾過層）の下方に攪拌羽根を設
け、洗浄操作時に攪拌羽根によって濾過層を機械的に展
開させる方法（特開平３−２４２２９４号等）や、浮
上濾材を少量づつ連続的に処理槽内から槽外へ引き出
し、槽外で洗浄したあと処理槽内へ戻す方法（特公昭６
３−２１５５３号等）等が開発されている。しかし、前
記及びの方法は処理槽内へ攪拌羽根を設置したり、
浮上濾材の循環・洗浄機構を槽外に設けるため、処理装
置そのものが大型化すると共に運転保守に手数がかかり
過ぎると云う難点がある。

【０００６】一方、上述の如き問題を解決するため、図
７に示す如く、原水供給管７及び汚泥排出管８を備えた
処理槽１内へドラフトチューブ２と圧縮空気供給管３を
配設し、濾過層４の洗浄時には圧縮空気供給管３から空
気５を噴出してドラフトチューブ２内に汚水の上昇流６
を発生させ、処理槽１内の汚水を矢印方向へ流動させる
ことにより、濾過層４を強制的に展開させるようにした
技術が開発されている（特公昭６２−１３０４３号）。

【０００７】しかし、当該技術に於いても、処理槽１内
にドラフトチューブ２を設けたり、圧縮空気供給装置の
容量を増加したりする必要があり、処理装置の大形化が
不可避となる。また、前記上昇流６による汚水の流動だ
けでは、濾過層４を充分に展開させて濾過材４ａに固着
した汚泥や固形物を完全に剥離除去することが事実上困
難であり、特に濾過材４ａが発泡スチロールのように極
く軽い場合には、これを完全に洗浄することは不可能で
ある。そのため、現実には、流動汚水の循環時間を相当
に長くすると共に、流動循環を停止して剥離した汚泥等
を沈降させたあと、洗浄排水弁９を開放して処理槽１内
の上澄液により濾過材４ａを再洗浄するようにしてい
る。その結果、大量の洗浄水が必要になるうえ、洗浄に
要する時間と手数が多くなり、様々な問題を起生すると
云う難点がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従前の生物
濾過用浮上濾材の洗浄方法に於ける上述の如き問題、即
ち処理槽の内部又は外部に濾材洗浄用の機構を別途に
設ける方式にあっては、浄化装置の大形化を招くこと、
エアーポンプによる汚水の流動のみでは、浮上濾材が
特に軽量の場合には濾過層を十分に展開させることが困
難で、固着物を必要且つ十分に剥離脱落させることがで
きないうえ、濾材の洗浄に大量の洗浄水を必要とし、
汚水処理装置の総合的な処理性能が悪化すること等の問
題を解決せんとするものであり、処理槽の内部や外部に
特別な濾材洗浄機構を設けることなく、しかも極く少量
の洗浄水の使用でもって軽量の浮上濾材であってもほぼ
完全に洗浄し得るようにした生物濾過装置用浮上濾材の
洗浄方法を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願発明者は、発泡性プ
ラスチック等からなる極く軽量の生物濾過装置用粒状浮
上濾材の汚水内に於ける流動状況と汚水流速との関係を
実測中、水中に浮遊する前記浮上濾材から成る濾過層内
の水を特定範囲の流速で下方へ引き抜くと、濾過層その
ものが水と一緒に下方へ若干下降したあと、濾過層の内
部上方から濾材が展開をし始め、濾材が激しく回転し乍
らバラバラになると共にその展開範囲が濾過層の内部上
方から順次内部下方へ向かって拡大し、最終的には濾過
層の全域が展開されて行くと云う事象を見出した。本願
発明は上記知見を基にして数多くの浮上濾材洗浄試験を
行なうことにより創作されたものであり、濾過層（充填
層）を形成する浮上濾材の比重及び粒径と、洗浄操作時
に濾過層の下方より排出する洗浄用水の流量との間に一
定の関係を保持せしめることにより、極めて少量の洗浄
用水でもって濾過層を効率よく展開させ、これによっ
て、浮上濾材に固着した余剰汚泥を完全に剥離除去でき
るようにしたものである。

【００１０】即ち、本願発明は、処理槽内へ比重がほぼ
０．３以下、粒径が１〜１５ｍｍの粒状浮上濾材を充填
して濾過層を形成し、該濾過層内を上向流又は下向流で
汚水を通過させるようにした生物濾過装置に於いて、前
記濾材の充填量の０．５〜１．５倍の水を５〜９０秒間
に濾過層の下部より処理槽外へ排出することにより、余
剰汚泥を濾材から剥離除去することを発明の基本構成と
するものである。

【００１１】

【作用】濾過層の下方から水が処理槽外へ急激に排出さ
れることにより、濾過層上方の水面が下降し出すと同時
に、濾過層そのものも初期の集合状態を保持したまま処
理槽内を下降する。前記濾過層が下降すると、排水によ
って生ずる速い下降流によって濾過層の内部上方が攪拌
され、集合状態にあった内部上方の濾材が展開されてバ
ラケ出すと共に、濾過層内部上方の濾材がバラケタ部分
の水の流れの状態が複雑に変化する。

【００１２】その結果、バラケることによって運動性を
回復した粒状濾材は、水との大きな比重差による浮力に
よって激しい上昇運動を行ない、濾過層の内部上方にバ
ラケた濾材がうず巻き状に浮上し乍ら運動をするうず攪
拌領域が形成される。また、形成された前記うず攪拌領
域は、各粒状濾材に作用する浮力と、攪拌領域内を激し
く運動する多数の濾材が下方の濾材集合部分へ衝突して
これを崩すこととが相俟って、下方向へ向って急速に拡
大され、最終的には全濾過層が一旦バラバラにされた状
態となる。

【００１３】尚、上述の如き事象の発生する機構は未だ
論理的には解析されていないが、排水による下方向への
急速な水流の発生や濾過層の下降運動、個々の濾材が受
ける大きな浮力等が複雑に相乗することにより、濾過層
の内部に渦巻状の流れが発生し且つそれが順次下方へ拡
大されて行くものと想定されている。

【００１４】上述のような過程を経て一旦バラケた濾材
は、夫々浮上して元の状態に再集合し、所謂濾過層が再
形成される。また、バラケた後の激しい渦巻き運動中に
濾材相互が衝突を繰り返すことにより、濾材外表面から
余剰汚泥等が剥離脱落される。更に、剥離脱落した余剰
汚泥は、再集合した濾過層の下方へ順次沈降し、洗浄排
水弁を通して外部へ排出される。

【００１５】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。尚、実施例の説明に於いて、前記図７の場合と同
じ部位には同一参照番号が使用されている。図１は本発
明に係る浮上濾材の洗浄方法を用いた好気性生物濾過装
置の縦断面概要図であり、図に於いて１は処理槽、３は
圧縮空気供給管（散気管）、４は濾過層、４ａは浮上濾
材、７は原水供給管、８は汚泥排出管、９は洗浄排水
弁、１０は濾材阻止板、１１は原水、１２は処理水、１
３は原水供給弁、１４は余剰汚泥排出弁である。

【００１６】前記処理槽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
部に原水供給口１ｂが夫々形成されている。また、処理
槽１の内部上方には多孔性の濾材阻止板１０が水平に配
設されており、後述する浮上濾材４ａの槽外への流出防
止が図られている。処理槽１内の底部近傍には多数の小
孔を穿設した原水供給管７が配設されている。また、原
水供給管７の下方には汚泥排出管８が設けられている。
更に、原水供給管７の上方近傍には散気管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。尚、本
実施例では、前記散気管３を槽１の下方に一本配設する
ようにしているが、処理槽１の中央部に別の散気管３を
配設し、槽１の底部及び中間部から散気を行なうように
してもよい。又、本実施例では、処理槽１を好気性微生
物による好気性処理槽としているが、処理槽１を嫌気性
微生物による嫌気性処理槽としてもよい。更に、本実施
例では、原水を上向流で濾過槽内を通過させるようにし
ているが、下向流で通過させるようにしてもよいことは
勿論である。

【００１７】前記生物濾過用浮上濾材４ａ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１〜１５ｍｍφに選定されている。尚、浮上濾材４ａ
の材料としては、比重が約０．３以下の多孔質材であれ
ば如何なるもの例えば軽石やシラスバルーン等であって
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。濾材４ａの比重が０．３を越えると、後
述する洗浄時の濾過層４の展開が十分に行なわれないか
らである。また、球状浮上濾材４ａの直径は１〜１５ｍ
ｍφ位いが適当であり、１ｍｍより小さいと生物膜の生
育や濾材４ａ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、処理槽１内に於ける
流動性や洗浄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４ａ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４ａは処理槽１内に約５００
ｍｍ〜１５００ｍｍの高さで充填されている。濾材高さ
が５００ｍｍ以下になると濾過性能が急激に低下し、ま
た、逆に濾材高さが１５００ｍｍを越えると、濾材が洗
浄し難くなるため、５００ｍｍ〜１５００ｍｍの充填高
さが最適である。

【００１９】次に、本発明の生物濾過装置の作動につい
て説明する。被処理原水である原水１１は原水ポンプ
（図示省略）より原水供給管７へ供給され、処理槽１内
へ吐出される。吐出された原水１１は、生物濾過用浮上
濾材４ａの間隙を上向流となって通過し、この間に、浮
上濾材４ａの外表面に予かじめ形成されている生物膜に
より、原水１１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４ａ内を通過す
る間に処理された処理水１２は、濾材阻止板１０を通過
して処理槽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時間乃至４８時間生物処理槽１が運
転されると、処理槽１内の浮上濾材４ａの洗浄操作が行
なわれる。洗浄に際しては、先ず原水供給管７の原水供
給弁１３を閉にし、次に洗浄排水弁９を開放する。前記
排水弁９は、これを全開放にすることにより、約１０秒
間に濾材充填量の約０．７倍の水が処理槽１より排出さ
れるように開度調整されている。その結果、前述した如
く、濾過層４は図２の如き初期状態からその全体が一体
となって若干下降し、図３のような状態となる。その
後、下降した濾過層４の内部上部に、図４のように所謂
渦巻状の攪拌領域が出現し、その領域が順次下方へと急
速に拡大されて行き、最終的には濾過層４の最下部が、
図５のようにバラケルことにより、濾過槽４の全体がバ
ラバラに一旦展開拡散された状態となる。尚、処理槽１
内の水の排水は、前記渦巻き攪拌領域が拡大している間
は引き続き継続されており、全濾過層４の最下部が展開
されると同時か若しくはそれと相前後して、排水が停止
されることになる。又、本実施例では、排水弁９を開放
することにより、水を処理槽１外へ排水するようにして
いるが、処理槽１の下方部へサイフォン管の一側を臨ま
せ、所謂サイフォン管を利用して処理槽１の下方部から
水を槽外へ急速排水するようにしてもよい。

【００２１】前記バラバラに展開された各濾材４ａはそ
の浮力によって順次上方へ浮上し、再度集合することに
より図６の如き状態の濾過層４が再形成される。また、
各濾材４ａの渦巻き攪拌運動により、濾材外表面から剥
離脱落した余剰汚泥１４等は処理槽１の底部へ順次沈降
する。更に、必要に応じて、濾過層４の上方より処理済
水を供給して処理槽１内の液面を上昇させることによ
り、濾材外表面に付着した剥離汚泥をより完全に下方へ
沈降分離させることができる。尚、沈降した余剰汚泥１
５等は汚泥排出管８を通して槽外へ引き出されて行く。

【００２２】前記処理槽１内からの洗浄排水は、濾材充
填量の０．５〜１．５倍の水を５〜９０秒間に排出する
のが望ましい。その中でも、０．７〜１．５倍の水を１
０〜２０秒間に排出するのが、洗浄性と処理装置の総合
的な処理能力と云う点から最も望ましいと云うことが実
試験により確認されている。

【００２３】排水量が濾材充填量の容積の０．５倍より
も少ないと、処理槽１内の水位の低下速度や洗浄時間の
点に問題があり、十分な洗浄が行なえない。また、排水
量が１．５倍以上になると、洗浄水の後処理に手数がか
かり総合的な処理性能が低下すると共に、過剰洗浄にな
る。同様に排水時間が５秒より短かいと、濾材の完全な
展開時間が確保できず、洗浄度が不足する。また、逆に
９０秒以上になると、処理槽内の水位低下速度が遅くな
り過ぎて濾材の渦巻き攪拌現象が発生しなかったり、或
いは余剰洗浄を生じて、所謂窒素成分の硝化作用が弱ま
って脱窒効果が低下する等の問題を生ずる虞れがある。

【００２４】濾材４ａとして比重０．０５、直径４ｍｍ
φの発泡スチロール製球体を使用し、当該濾材４ａを直
径６００ｍｍφの処理槽１内へ充填して高さ７００ｍｍ
の濾過層４を形成した処理装置を用い、濾過槽１の低部
よりＢＯＤ２００ｐｐｍ、ＳＳ１００ｐｐｍの原水１１
を流量４（ｌ／ｍ）の上向流で通過せしめた場合、処理
水１２の平均ＢＯＤは５ｐｐｍ、ＳＳは３ｐｐｍとなっ
た。また、４８時間連続運転後の濾過層４に於ける圧損
は３５０ｍｍＨ₂Ｏ程度であった。一方、前記４８時間
使用後の濾過層４を濾材充填量の０．７倍の水を約１０
秒間で排水する方法により洗浄したところ、その濾過抵
抗は１０ｍｍＨ₂Ｏにまで回復した。以後４８時間毎に
同じ方法によって濾過層４を洗浄することにより、ほぼ
一定の処理水水質を保ちつつ連続的に原水１１を処理す
ることができた。

【００２５】

【発明の効果】本発明は上述の通り、浮上濾材を比重が
０．３以下で水との比重差の極めて大きな材質から成る
粒径が１〜１５ｍｍの粒状体とすると共に、当該濾材か
らなる濾過層を、濾過層の下部から濾材充填量の０．５
〜１．５倍の水を所定時間内に排出することにより洗浄
する構成としている。その結果、洗浄時の排水により一
旦下降した濾過層の内部上方に、各濾材の大きな浮力に
起因する渦巻き状の攪拌運動が起生し、濾過層がその内
部より順次崩壊して各濾材が一旦バラバラになったあ
と、激しい攪拌運動を行ない乍ら浮上して再集合し、濾
過層を再形成する。そのため、各濾材に付着した余剰汚
泥は、各濾材の攪拌浮上時に容易に剥離脱落され、少な
い量の洗浄排水でもって濾過層を所望の洗浄度に効率よ
く洗浄することができる。また、剥離脱落した余剰汚泥
は処理槽の下部へ沈降することになり、容易に処理槽外
へ引き出すことができる。本発明は上述の通り、少ない
洗浄水量でもって比重が小さくて展開のし難い濾過層を
高度に洗浄することができると共に、従前の生物濾過処
理装置のように濾材洗浄用の付帯機構によって処理装置
が大型化することもなく、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】本発明を実施した生物濾過装置の縦断面概要図
である。

【図２】洗浄時に於ける濾過層の展開状態の説明図であ
り、洗浄排水の直前を示すものである。

【図３】洗浄排水を開始してから若干時間経過した後の
濾過層の状態を示すものである。

【図４】濾過層の展開状態を示すものである。

【図５】濾過層の展開状態が拡大されて行く状態を示す
ものである。

【図６】全濾過層が展開したあと再集合し、濾過層が再
形成された状態を示すものである。

【図７】従前の生物濾過装置用浮上濾材の洗浄方法の説
明図である。

【符号の説明】

１は処理層、２はドラフトチューブ、３は圧縮空気供給
管、３ａは散気管、４は濾過層、４ａは濾材、５は空
気、６は汚水上昇流、７は原水供給管、８は汚泥排出
管、９は洗浄→排水弁、１０は濾材阻止板、１１は原
水、１２は処理水、１３は原水供給弁、１４は余剰汚泥
排出弁、１５は余剰汚泥。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】処理槽内へ比重がほぼ０．３以下、粒径
が１〜１５ｍｍの粒状浮上濾材を充填することにより濾
過層を形成し、該濾過層内を上向流又は下向流で汚水を
通過させるようにした生物濾過装置に於いて、前記濾材
の充填量の０．５〜１．５倍の処理槽内の水を５〜９０
秒間に濾過層の下部より処理槽外へ排出することによ
り、濾材から余剰汚泥を剥離除去することを特徴とする
生物濾過装置用浮上濾材の洗浄方法。
【請求項２】濾材を発泡プラスチック製の粒体とした
請求項１に記載の生物濾過装置用浮上濾材の洗浄方法。
【請求項３】処理槽内を嫌気性又は好気性に保持する
ようにした請求項１又は請求項２に記載の生物濾過装置
用浮上濾材の洗浄方法。
【請求項４】濾過層下部より処理槽内の水をサイフォ
ン管を用いて処理槽外へ排出するようにした請求項１、
請求項２又は請求項３に記載の生物濾過装置用浮上濾材
の洗浄方法。