JPH09187783A - 浄水用生物接触濾過装置の運転方法 - Google Patents

浄水用生物接触濾過装置の運転方法

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JPH09187783A
JPH09187783A JP8002892A JP289296A JPH09187783A JP H09187783 A JPH09187783 A JP H09187783A JP 8002892 A JP8002892 A JP 8002892A JP 289296 A JP289296 A JP 289296A JP H09187783 A JPH09187783 A JP H09187783A
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Takao Shudo
孝雄 周藤
Takeshi Tsuji
猛志 辻
Kenichiro Mizuno
健一郎 水野
Tatsuo Takechi
辰夫 武智
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Nippon Kokan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、定常的、非定常的に生物濾層の連
続運転を長時間停止する場合でも、簡便、確実に生物濾
層を好気的に保ち、連続運転停止直後を含めて常に安定
した水質の処理水を得る浄水用生物接触濾過装置の運転
方法である。 【解決手段】 手順21〜27により、通水の連続運転
を停止した際に、通水停止時の原水水温を測定し、該原
水水温に基づいて、下記(1)、(2)式により単位濾
層当たりの飽和溶存酸素濃度(D(T) )と酸素供給速度
(G(T) )から得られる曝気時間(t1)と、前記飽和溶
存酸素濃度と酸素利用速度(K1(To) )から得られる曝
気停止時間(t2)を算出し、それに基づく曝気時間と曝
気停止時間により間欠曝気を行う。 t1=D(T) / G
(T) ── (1) t2=D(T) / (K
1(To) ×α(T-To)) ── (2) T:通水停止時の原水水温[℃]、To:基準となる原
水水温[℃]、α:定数

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は浄水用生物接触濾過
装置の運転方法に関する。
【0002】
【従来の技術】浄水処理工程の一部として、生物処理が
行われている。
【0003】生物処理は、水中に含まれる各種の物質を
微生物の働きによって分解または凝集させ、浄化する処
理方法である。
【0004】浄水用の生物処理においては通常好気的な
条件下で充填剤表面に付着した生物膜により浄化する付
着生物膜法が用いられる。付着生物膜法は凝集、沈殿、
濾過等の通常の浄化処理設備によっては充分に除去でき
ないアンモニア性窒素、かび臭等異臭、藻類などの処理
に適している。
【0005】生物処理の方式として採用されている生物
接触濾過方式について述べる。生物接触濾過方式におけ
る設備の一例として図4を示す(特開昭63−1756
90号公報)。図4に見られるように、生物接触濾過装
置1の内部は、粒状濾材を充填した生物濾層2と、生物
濾層2の下部に設けられた支持層3と、支持層3の内部
に連通して設けられた生物濾層2の洗浄時に曝気を行う
ための空気吹き込み管4と、生物接触濾過装置1上部に
設けられた原水を下向流で生物濾層2に供給するための
原水供給管5と、生物接触濾過装置1底部に設けられた
処理水を流出させるための処理水流出管6と、生物接触
濾過装置1底部に設けられた濾層洗浄時に濾層底部より
上向流で洗浄水を流入させるための洗浄水流入管7と、
生物接触濾過装置1上部に設けられた濾層洗浄時に発生
する洗浄水を排出するための洗浄排水管8から成り、必
要に応じて原水の水温を測定するための水温計9が設け
られている。通常の運転時には水源池10から汲み上げ
られた原水が供給管5により生物濾層2の上部より流入
し、下向流で通水した後に処理水は処理水流出管6より
流出する。12は供給管5のバルブであり、13は空気
吹き込み管4のバルブである。
【0006】定期点検や停電等により原水の供給が約2
0分以上停止する場合、通水再開後しばらくの間処理水
を捨水する等の措置を講じた後、装置の使用を開始す
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述した生物接触濾過
装置の通水運転時には、原水が生物濾層に連続的に供給
され、通常の原水中には水温によって定まる飽和濃度に
近い酸素濃度が溶存しているため、原水中の生物被酸化
性物質濃度が過剰に高い場合を除き、生物濾層は充分に
酸素のある状態(好気状態)に保たれる。
【0008】しかしながら、定期点検や停電等により原
水の供給が約20分以上停止する場合、原水を介しての
生物濾層への酸素の連続的な供給も約20分以上停止さ
れるため、充填材表面に付着した微生物が、生物接触濾
過装置に抑留された原水中の溶存酸素を消費し尽くした
後には生物濾層は溶存酸素のない状態(嫌気状態)にな
る。
【0009】このような嫌気状態においては、生物処理
に寄与する好気性微生物の少なくとも一部の死滅、ある
いは濾層内に捕捉された汚濁物質の嫌気的分解等に由来
して、生物接触濾過装置内にアンモニア性窒素、鉄、マ
ンガン、腐敗臭等の発生、溶出を生じ、連続通水再開直
後の処理水の水質が一時的に著しく悪化するため通水後
しばらくの間処理水を捨水する等の措置を講じなければ
ならないという問題がある。
【0010】このようにして発生する処理水の水質の一
時的な悪化を防止するためには、連続運転を長時間停止
する場合に、常に生物濾層を好気状態とし、生物処理活
性を維持することが必要である。
【0011】しかし、上記の対策として、単純に通水の
連続運転停止中に濾層を常に曝気した場合には、濾材に
付着した微生物が過剰曝気によって剥離するため、一時
的に生物による処理性能が低下するという問題がある。
【0012】本発明は、上記のような問題点の解決を図
ったものであり、定常的あるいは非定常的に生物接触濾
過装置を長時間停止する場合でも、簡便かつ確実に生物
濾層を好気的に保つことができ、かつ濾材に付着下生物
の過剰剥離を来たさず、運転停止後に通水を再開した直
後においても、良好な処理水の得られるような浄水用生
物接触濾過装置の運転方法を提供することを目的とす
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は浄水用生物接触
濾過装置の運転方法において、通水の連続運転を停止し
た際に、通水停止時の原水水温を測定し、該原水水温に
基づいて、下記(1)、(2)式により単位濾層当たり
の飽和溶存酸素濃度と酸素供給速度から得られる曝気時
間と、前記飽和溶存酸素濃度と酸素利用速度から得られ
る曝気停止時間を算出し、それに基づく曝気時間と曝気
停止時間により間欠曝気を行うことを特徴とする浄水用
生物接触濾過装置の運転方法である。
【0014】 t1 =D(T) / G(T) ── (1) t2 =D(T) / (K1(To) ×α(T-To)) ── (2) 但し、 t1 : 曝気時間 (hr) t2 : 曝気停止時間 (hr) K1(To) :基準となる単位濾層当たりの酸素利用速度 [ g/(m3 ・hr) ] G(T) :曝気による単位濾層当たりの酸素供給速度 [ g/(m3 ・hr) ] T :通水停止時の原水水温 (℃) To :基準となる原水水温 (℃) D(T) :通水停止時の単位濾層当たりの飽和溶存酸素濃度 (g/m3 ) α :定数 ここで(1)式は曝気時間(t1) が、通水停止時の単位
濾層当たりの飽和溶存酸素濃度 (D(T) ) を曝気による
単位濾層当たりの酸素供給速度 (G(T) ) で徐すること
により得られることを示している。また (2)式は曝気
停止時間(t2)が、通水停止時の単位濾層当たりの飽和
溶存酸素濃度 (D(T) ) を基準となる単位濾層当たりの
酸素利用速度(K1(To) )と温度による補正項(α
(T-To))で徐することにより得られることを示してい
る。この補正項における定数(α)は実験結果から導か
れる値である。
【0015】本発明によれば、(1)式で停止時の原水
水温に基づき、原水(酸素が溶存していないと仮定)を
飽和溶存酸素濃度(g/m3 )にするための曝気時間
(hr)を求める。
【0016】ついで、(2)式で(1)式により求めた
曝気時間で曝気させて得られる飽和溶存酸素濃度(g/
3 )を上記微生物により酸素を消費させて「零」にす
るための曝気停止時間(hr)を求める。
【0017】そして、(1)式、(2)式により得られ
る曝気時間(hr)と曝気停止時間(hr)に基づいて
間欠曝気を行う。
【0018】そのために、本発明では通水停止時の微生
物による酸素の消費に関係なく、浄水用生物接触濾過装
置内の原水の溶存酸素濃度(g/m3 )を所定の範囲に
保持させることができる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図に
よって説明する。図1は本発明に用いる原水水温と酸素
利用速度の関係の一実施の形態を示す図である。生物濾
層の深さ方向を表層から3区分して、原水水温を変化さ
せ、それらの位置での微生物による酸素利用速度をプロ
ットしたものである。
【0020】表層から50cmの位置での酸素利用速度
を■、100cmの位置での酸素利用速度を●、150
cmの位置での酸素利用速度を▲で表示している。
【0021】微生物による酸素利用速度はいずれの位置
でも原水水温が高くなるに従って高くなっている。
【0022】表1に上記生物濾層の深さ方向における生
物量(微生物量)の分布状況を示す。
【0023】
【表1】
【0024】本発明では上記(1)、(2)式におい
て、濾過層全体における単位濾層当たりの酸素利用速度
の最大値となる特定の位置の酸素利用速度を代表してK
1 と定義しているが、表1に示すような濾表層0〜50
cmの位置では大きな差が無い場合には、K1 を濾表層
の0〜50cmの任意位置における酸素利用速度で代表
できる。
【0025】図2は本発明による単位濾層当たりの溶存
酸素濃度と通水停止後の経過時間との関係を示す図であ
る。主な間欠曝気条件は以下のようである。
【0026】 [間欠曝気条件] t1 : 0.03(h)、t2 ;0.5(h) T:31(℃)、T0 :20(℃)、G(T) :100[g/(m3 ・hr)] D(T) :3.0[g/m3 ]、K1(To) :1.896[g/(m3 ・hr)] α:1.102 図2において、浄水用生物接触濾過装置内による原水の
飽和酸素濃度を通水停止時の測定された原水水温に基づ
く濃度として、点線で示した。
【0027】ついで、(1)式、(2)式から曝気時間
(hr)と曝気停止時間(hr)とを求め、それらの時
間に基づいた間欠曝気時間をサイクルにして、その経過
時間による単位濾層当たりの溶存酸素濃度(g/m3
の計算値をプロットして一点鎖線で示した。
【0028】更に、上記経過時間に対応する原水の単位
濾層当たりの溶存酸素濃度(g/m 3 )の測定値をプロ
ットして実線で示した。
【0029】図2から明らかなように、本発明に基づい
た曝気停止時間(hr)と曝気時間(hr)とによる間
欠曝気により得られる溶存酸素濃度の計算値と実際の測
定値は、ほぼ一致しており、本発明に基づく手法が有効
であり、本発明によって、原水供給停止時の処理水の溶
存酸素濃度(g/m3 )を所定の範囲(この場合には0
から飽和溶存酸素濃度の間)に保持することができる。
【0030】図3は本発明の生物接触濾過装置の運転方
法の説明図である。生物接触濾過装置については前述し
た図1に示す装置を使用した。以下に運転手順(以下手
順と云う)21〜27に従って述べる。
【0031】手順21により、水源池10等に設置され
た原水供給ポンプ11を始動させて、バルブ12を開に
した原水供給管5を介して、生物接触濾過装置1に通水
させる。手順22により、定常運転により連続通水を行
う。手順23により、定期点検、又は異常状態発生によ
る警告があつた場合、原水供給ポンプ11を停止させ、
バルブ12を閉にする。手順24により、生物接触濾過
装置1の原水の水温を測定し、その水温に対応した単位
濾層当たりの飽和溶存酸素が算出される。手順25によ
り、測定した原水の水温測定と算出された飽和溶存酸素
の値によって、(1)式により単位濾層当たりの飽和溶
存酸素濃度と酸素供給速度から曝気時間を算出し、
(2)式により前記飽和溶存酸素濃度と酸素利用速度か
ら曝気停止時間を算出する。手順26により、算出値に
基づいた曝気時間と曝気停止時間により、生物濾層への
空気吹き込み管4のバルブ13を調整して間欠曝気を行
う。手順27により、原水供給ポンプ10を始動させ
て、バルブ11を開にした原水供給管5を介して、生物
接触濾過装置1に通水させる。
【0032】本発明によれば、通水の停止時間が長くて
も、図1に示すような酸素利用速度を基にして、間欠曝
気が行われるので、生物濾層は安定した好気性の状態を
保持でき、安定した水質の処理水が得られる。
【0033】従って、通水の開始時に処理水の捨水の必
要がない。
【0034】
【実施例】以下に本発明による実施例を説明する。 [生物濾過装置の仕様] 濾過層 濾材: 平均粒径4mmのセラミックス系多孔質濾材 濾層厚み: 150cm [運転条件] 運転条件: 通水速度:170m/日 間欠曝気条件: t1 : 2分、t2 ;30分 T:31℃、T0 :20℃、G(T) :100[g/(m3 ・hr)] D(T) :3.0[g/m3 ]、K1(To) :1.896[g/(m3 ・hr)] α:1.102 本発明方法を実施した場合と従来の場合について、通水
停止前の処理水、通水停止後所定の時間を経過した後の
濾層内水、通水再開後の処理水の各々について水質を比
較した結果を表2に示す。
【0035】
【表2】
【0036】その結果、本発明方法を実施した場合に
は、通水停止24時間後においても生物濾層内水質の悪
化は見られず、通水再開直後の処理水を捨水することな
く運転を再開することができた。
【0037】また通水再開直後でも処理性能が低下する
ことはなかった。これに比べて従来の場合には、通水停
止後に生物濾層内にアンモニア性窒素、溶解性鉄、溶解
性マンガン、腐敗臭等の物質が発生して水質が著しく悪
化した。
【0038】
【発明の効果】以上のように、本発明の運転方法によれ
ば、定常的あるいは非定常的に生物接触濾過装置の連続
運転を長時間停止する場合でも、簡便かつ確実に生物濾
層を好気的に保つことができ、かつ連続運転停止直後を
含めて常に安定した水質の処理水が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に用いる原水水温と酸素利用速度の関係
の一実施の形態を示す図である。
【図2】本発明による単位濾層当たりの溶存酸素濃度と
通水停止後の経過時間との関係を示す図である。
【図3】本発明の生物接触濾過装置の運転方法の説明図
である。
【図4】従来の生物接触濾過装置の一例を示す側面図で
ある。
【符号の説明】
1 生物接触濾過装置 4 空気吹き込み管 5 原水供給管 10 水源池 11 原水供給ポンプ 12、13 バルブ 21〜27 本発明の運転手順
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武智 辰夫 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 浄水用生物接触濾過装置の運転方法にお
    いて、通水の連続運転を停止した際に、通水停止時の原
    水水温を測定し、該原水水温に基づいて、下記(1)、
    (2)式により単位濾層当たりの飽和溶存酸素濃度と酸
    素供給速度から得られる曝気時間と、前記飽和溶存酸素
    濃度と酸素利用速度から得られる曝気停止時間を算出
    し、それに基づく曝気時間と曝気停止時間により間欠曝
    気を行うことを特徴とする浄水用生物接触濾過装置の運
    転方法である。 t1 =D(T) / G(T) ── (1) t2 =D(T) / (K1(To) ×α(T-To)) ── (2) 但し、 t1 : 曝気時間 (hr) t2 : 曝気停止時間 (hr) K1(To) :基準となる単位濾層当たりの酸素利用速度 [ g/(m3 ・hr) ] G(T) :曝気による単位濾層当たりの酸素供給速度 [ g/(m3 ・hr) ] T :通水停止時の原水水温 (℃) To :基準となる原水水温 (℃) D(T) :通水停止時の単位濾層当たりの飽和溶存酸素濃度 (g/m3 ) α :定数
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