JPH1119492A

JPH1119492A - 活性汚泥用濾過体

Info

Publication number: JPH1119492A
Application number: JP9177202A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Daidou; 均大同; Eiji Aso; 栄治麻生; Yoshinao Kishine; 義尚岸根; Shigeki Sawada; 繁樹澤田; Naoya Takahashi; 直哉高橋; Mitsuo Kondo; 三雄近藤; Tetsuo Hasegawa; 哲夫長谷川; Mutsuro Nagai; 睦郎永井
Original assignee: Hitachi Metals Ltd; Kurita Water Industries Ltd; Nippon Steel Corp
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd; Nippon Steel Corp; Proterial Ltd
Priority date: 1997-07-02
Filing date: 1997-07-02
Publication date: 1999-01-26

Abstract

(57)【要約】【課題】活性汚泥をより一層安定かつ効率的に分離で
きる活性汚泥用濾過体を提供する。【解決手段】筒状の不織布４を有した濾過体１であっ
て、筒軸に直交する断面における長径Ｄ₁と短径Ｄ₂と
の比Ｄ₁／Ｄ₂が１〜１．５の活性汚泥用濾過体。【効果】板状の濾過体に比べて形状安定性がよく、濾
過層剥離の問題がなく、均一かつ安定な濾過層を形成で
きる。内部の洗浄も容易に行える。生物反応槽内に高密
度充填することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は活性汚泥を濾過する
ための濾過体に係り、特に、活性汚泥濾過装置に浸漬配
置され、活性汚泥を効率的に分離して生物処理水を得る
ための活性汚泥用濾過体に関する。

【０００２】

【従来の技術】生物反応により水中の有機物を分解処理
する活性汚泥などの生物処理装置では、生物汚泥を固液
分離するために沈殿池等の沈降分離手段を用いることが
あるが、生物反応槽の後段に沈殿池を設けた従来の生物
処理装置では、次のような問題がある。

【０００３】比重差により汚泥を沈降分離する沈殿
処理では汚泥の分離性能に限界があり、流入負荷の変動
時やバルキング発生時等に処理水質が悪化する。このた
め、高度な処理水質が要求される場合には沈殿池の後段
に更に急速濾過機やストレーナー等の設備が必要であ
る。最終沈殿池で分離した生物汚泥を生物反応槽に返送
する操作も必要とされる。汚泥返送操作や汚泥濃度管理を行っても、最終沈殿
池でスカムが発生したり、汚泥が浮上したりする等のト
ラブルが発生し、水質が悪化する場合が多い。沈殿池は、大きな設置スペースを必要とする。

【０００４】上記の沈降分離の代りに、生物汚泥を限外
濾過膜や精密濾過膜により膜分離する場合もある。この
膜分離処理によれば、沈殿池のような大きなスペースを
必要とすることなく、ＳＳが高度に除去された高水質処
理水を得ることができる。

【０００５】しかしながら、限外濾過膜や精密濾過膜に
よる膜分離処理では、消費動力が大きい上に、膜で阻止
した物質（この膜汚染物質は、高分子状の微生物代謝産
物などが主体となっている。）により膜が汚染され、膜
孔の閉塞で濾過性能が低下するため、定期的な薬品洗浄
が必須であるという欠点がある。

【０００６】このような膜分離処理における問題を解決
するものとして、濾布を備える濾過体を生物反応槽に浸
漬配置し、この濾過体の濾布を通過した濾過水を処理水
として取り出すことで、生物汚泥を固液分離することが
考えられている。

【０００７】この濾過体による濾過は、実際には、濾過
の進行により濾過体の濾布表面に形成された活性汚泥粒
子の付着物層（ダイナミック濾過層。以下、単に「濾過
層」と称する場合がある。）によって行われている。即
ち、濾過体の濾布は、実質的には活性汚泥粒子を通過さ
せる、金属や高分子繊維の不織布よりなる厚み２ｍｍ以
下のものであるが、濾過の駆動圧が小さい条件下におい
て、濾布の表面に活性汚泥粒子の付着物層が形成され、
この付着物層により活性汚泥粒子の通過を阻止すること
ができるようになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このような濾過体を用
いることにより、前述の沈降分離又は膜分離における問
題は解消されるが、より安定かつ効率的な濾過を行うた
めには、濾過体として次のような特性が要求される。

【０００９】(1) 生物反応槽内に浸漬された状態での形
状安定性が良く、濾過層剥離の問題がない。 (2) 均一かつ安定な濾過層を形成できる。 (3) 濾過体内を洗浄する際の洗浄効率が高く、均一な洗
浄を行える。 (4) 生物反応槽内に高い密度で浸漬配置することがで
き、生物反応槽当りの総濾過面積を大きくでき、処理水
量を増大することができる。

【００１０】本発明は上記(1) 〜 (4)の特性を備え、活
性汚泥を安定かつ効率的に分離することができる活性汚
泥用濾過体を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の活性汚泥用濾過
体は、活性汚泥を濾過するための筒状の不織布を有した
濾過体であって、該筒軸に直交する断面における長径Ｄ
₁と短径Ｄ₂との比Ｄ₁／Ｄ₂が１〜１．５であること
を特徴とする。

【００１２】このように長径Ｄ₁と短径Ｄ₂との比Ｄ₁
／Ｄ₂が１〜１．５と、長径Ｄ₁と短径Ｄ₂とがほぼ同
等の筒状の濾過体であれば、次のような優れた作用効果
を得ることができる。

【００１３】(a) 長径と短径の長さが大きく異なる断面
長方形の板状の濾過体（以下単に「板状の濾過体」と称
す。）の比べ、濾過体の強度が大きく、形状が安定しそ
の表面に形成されるダイナミック濾過層も安定する。ま
た、このように濾過体の強度が大きいため、濾過体の不
織布の支持構造をプラスチック材料のように軽量の材料
で形成することができる。

【００１４】(b) 板状の濾過体では、長径方向に沿う面
の中央部がたわんだり、振動して、ダイナミック濾過層
が形成できなかったり、濾過層が剥離したりして、均一
な濾過層を形成しにくい。

【００１５】これに対して、長径と短径とがほぼ同等の
筒状の濾過体、特に断面円形の円筒状濾過体では、濾過
体の周囲からかかる力が分散して均等になり、濾過体が
変形しにくく、またダイナミック濾過層も均一に形成さ
れ、層全体で濾過を行うことができる。

【００１６】(c) 板状の濾過体では、その内部に洗浄水
を供給して洗浄する際、内部の水の流れが均一になら
ず、十分に洗浄できないことがあるが、本発明の筒状の
濾過体では、その内部に均一に水を流すことができ、均
一かつ効率的な洗浄を行える。

【００１７】(d) 生物反応槽内に高い密度で浸漬配置す
ることができ、しかも、任意の配置が可能であるので、
生物反応槽全体として濾過面積を大きくできる。また、
一部の濾過体に不具合が発生してもその濾過体だけを交
換すればよく、全体を取り替える必要はない。

【００１８】なお、本発明において筒軸に直交する断面
における長径Ｄ₁とは、非真円の場合、当該断面におけ
る最長の径方向の長さを示す。また、短径Ｄ₂とは、当
該断面において該長径Ｄ₁と直交方向における最長の径
方向長さを示す。真円の場合であれば、Ｄ₁、Ｄ₂とも
に円の直径となり、Ｄ₁＝Ｄ₂である。この真円形断面
の濾過体も本発明に含まれる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の活
性汚泥用濾過体の実施の形態について説明する。

【００２０】図１，２は本発明の活性汚泥用濾過体の実
施の形態を示す図であって、各々、（ａ）図は一部切欠
斜視図、（ｂ）図は（ａ）図のＢ−Ｂ線に沿う模式的な
断面図である。

【００２１】図１の活性汚泥用濾過体１は、中心管２の
外周に透水性のスペーサ３を介して不織布４を取り付け
た円筒形濾過体である。不織布４は中心管２の上下のフ
ランジ部２Ａ、２Ｂに環状の取付部材５Ａ，５Ｂで固定
されている。中心管２の側面には透孔２Ｃが設けられて
いる。不織布４を通過した濾過水は、この透孔２Ｃを通
過し、中心管２の通孔２Ｄを経て、取出ポート２Ｅから
取り出される。

【００２２】図２に示す活性汚泥用濾過体１Ａは、金網
等のメッシュの円筒体よりなるバックアップ材７の上端
及び下端にそれぞれエンドキャップ６Ａ、６Ｂを嵌め込
み、このバックアップ材７の外周に円筒状の不織布４を
嵌め合わせたものである。なお、不織布４の上端及び下
端はそれぞれ環状の取付部材５Ａ、５Ｂにより固定され
ている。上側のエンドキャップ６Ａには濾過体１Ａの洗
浄水の流入ポート８Ａが突設され、エンドキャップ６Ｂ
には濾過体１Ａの内部から濾過水を取り出すための取出
ポート８Ｂが突設されている。

【００２３】このような活性汚泥用濾過体１、１Ａの中
心管２及びエンドキャップ６Ａ，６Ｂの構成材料として
は、濾過部材としての不織布を支持し、活性汚泥濾過装
置内に浸漬配置された際の水圧に耐え得る十分な剛性を
有するもの、例えば銅等の金属、ＡＢＳ樹脂、ポリエス
テル等のプラスチック、或いは、酸化アルミニウム等の
セラミックスなどが好適である。なお、本発明では、濾
過体が筒状であり、板状のものに比べて構造的に強度及
び剛性が高いところから、この構成材料として軽量なプ
ラスチックを採用することができる。

【００２４】不織布としては、銅等の金属又はポリエス
テル、ポリプロピレン等の高分子材料よりなるものであ
って、分離粒径３０μｍ以上、好ましくは３０〜１００
０μｍの目開きを有し、厚さが２ｍｍ以下、特に０．１
〜１ｍｍのものが好ましい。このような不織布を用いる
ことにより、目詰りを防止して安定な濾過を行うことが
できる。

【００２５】図１に示す活性汚泥用濾過体１のスペーサ
３は、不織布４と中心管２との間の濾過水の流路を確保
するものであり、ハニカムネットスペーサ等が好適であ
る。

【００２６】なお、濾過体に使用される不織布４は活性
汚泥粒子より目開きが大きいものであるので、微量の濁
質や活性汚泥粒子は濾過水中に混入する。これらの濁
質、活性汚泥粒子は下方に沈降する傾向が強い。従っ
て、これが濾過体内で沈積するのを防止して濾過水と共
に排出するために、図２の濾過体１Ａにおいては、上側
のポート８Ａよりも、濾過体下部の取出ポート８Ｂから
濾過水を取り出すのが好ましい。

【００２７】濾過を継続することにより、濾過体内のう
ち濾過水の流れの悪い部分に少しずつ濁質や活性汚泥粒
子が蓄積され、濾過性能が悪くなる。このため、これら
を濾過体内から排除するために、洗浄水を供給して濾過
体内を洗浄する。

【００２８】図１の濾過体１では、洗浄水を取出ポート
２Ｅから供給し、中心管２を経て不織布４を通過させる
ことにより、中心管２やスペーサ３、不織布４あるいは
それら同士の間に付着ないし滞留していた濁質等を不織
布４を通して活性汚泥濾過装置の反応液側へ排出する。

【００２９】また、図２に示す濾過体１Ａでは、洗浄水
を流入ポート８Ａより供給し、取出ポート８Ｂより排出
することで濾過体１Ａ内の濁質等を洗い出す。なお、こ
の濾過体１Ａでは、状況に応じて、取出ポート８Ｂから
洗浄水を供給してポート８Ａから排出するようにしても
良い。この洗浄の間に、洗浄水の一部は、不織布４を通
過し、バックアップ材７や不織布４あるいはそれらの間
に付着ないし滞留していた濁質等を不織布４を通して活
性汚泥濾過装置の反応液側へ排出する。

【００３０】この洗浄水としては、処理水である濾過水
を用いても良く、別途清浄な水を導入して用いても良
い。

【００３１】なお、図１、２においては、不織布が円筒
状に支持された濾過体、即ち、その筒軸に直交する断面
の長径Ｄ₁と短径Ｄ₂との比Ｄ₁／Ｄ₂が１のものを示
したが、本発明において、不織布の形状はＤ₁／Ｄ₂＝
１〜１．５の範囲のものであれば良く、筒軸に直交する
断面の形状が五角形、六角形等の多角形（この場合、必
ずしも正多角形である必要はない。）、楕円形、グラウ
ンド形など各種の非円形断面形状のものとすることがで
きる。

【００３２】なお、Ｄ₁／Ｄ₂が２を超えると、本発明
による前記(a) 〜(d) の改善効果が得られない。Ｄ₁／
Ｄ₂は好ましくは１〜１．５であり、特に好ましくは、
Ｄ₁／Ｄ₂＝１の円筒形濾過体である。

【００３３】また、本発明の筒状濾過体は、その筒軸に
直交する断面の面積が過度に大きいと、本発明による改
善効果が得られない場合がある。実用的な大きさは、前
記長径Ｄ₁及び短径Ｄ₂が１〜２０ｃｍ程度の範囲であ
る。なお、濾過体の長さ（図１、２のＬ）は長径Ｄ₁、
短径Ｄ₂の１０〜１００倍程度、一般的には、５０〜４
００ｃｍ程度とするのが好ましい。

【００３４】このような本発明の筒状濾過体は、生物反
応槽に適用する場合、多数本を連設して濾過体ユニット
として用いるのが好ましい。

【００３５】図３（ａ）、（ｂ）は、この濾過体ユニッ
トの一例を示す平面図及び側面図である。この濾過体ユ
ニットにおいては、６本の濾過体１Ａを所定間隔をあけ
て平行に配列し、各濾過体１Ａの流入ポート８Ａと取出
ポート８Ｂをそれぞれ上部配管１３、下部配管１４に接
続して１個の単位体１１としている。６個の該単位体１
１を単位体１１相互間に所定間隔をあけて平行に配列す
る。そして、各単位体の上部配管１３、下部配管１４を
洗浄水流入集合管１７、濾過水取出集合管１８に接続
し、合計３６個の濾過体１Ａよりなる濾過体ユニット１
６とする。

【００３６】なお、各単位体１１における濾過体１Ａの
数、及び単位体１１の配列数は上記以外としても良いこ
とは明らかである。

【００３７】単位体１１を１つの濾過体ユニットとして
も良い。

【００３８】一方の端部にのみ取出ポート２Ｅを有する
濾過体１であれば、図４に示す如く、複数の濾過体１を
適当な間隔で平行に並列させ、各濾過体１の下部に設け
られた配管２０に各取出ポート２Ｅを連通させることに
より濾過体ユニット２１とすることができる。

【００３９】なお、図５の如く、この濾過体１を上下逆
に配列して取出ポート２Ｅを濾過体１の上側に位置さ
せ、この取出ポート２Ｅを各濾過体１の上方の配管２２
に連通させることにより濾過体ユニット２３としても良
い。

【００４０】図示はしないが、図４、５の濾過体ユニッ
ト２１又は２３を平行に配列し、各濾過体ユニットの配
管２０又は２２を集合管に接続しさらに大型の濾過体ユ
ニットとしても良い。

【００４１】なお、濾過体をフレームに支持させても良
い。

【００４２】

【実施例】以下に、本発明の活性汚泥用濾過体を用いた
活性汚泥濾過装置を示す図６を参照して本発明をより具
体的に説明する。

【００４３】この実施の形態では、複数の濾過体よりな
る濾過体ユニット１６を生物反応槽４１内の仕切壁４４
の一方の側に浸漬配置した。用いた各濾過体の構成は図
２に示す通りである。また、その連結構造は、図３に示
す通りである。なお、前記の通り、１８は濾過水取出集
合管、１７は洗浄水流入集合管である。

【００４４】この生物反応槽４１内の仕切壁４４の他方
の側には生物反応に必要な酸素を供給するための散気管
４２が設けられている。また、濾過体ユニット１６の下
方には通気管４３が設けられている。４４は仕切壁であ
る。

【００４５】４５は生物反応槽４１に隣接して設置され
た処理水（濾過水）槽であり、この処理水槽４５内の処
理水を給水ポンプ４６で汲み上げて給水槽４７に貯留
し、この水を洗浄水流入集合管１７を経て濾過体ユニッ
ト１６の各濾過体に供給するように構成されている。

【００４６】Ｖ₁，Ｖ₂，Ｖ₃，Ｖ₄はバルブである。

【００４７】この活性汚泥濾過装置では、濾過運転時
（生物反応処理時）には、生物反応槽４１に原水を供給
すると共に、散気管４２から空気等の酸素含有ガスを散
気して生物処理を行い、生物処理液を濾過体ユニット１
６で水頭差ΔＨによる駆動力で濾過を行い、処理水（濾
過水）を濾過水取出集合管１８を経て処理水槽４５に導
入する。即ち、生物反応槽４１の水位よりも処理水槽４
５の水位を低水位とし、この水頭差ΔＨを駆動力として
濾過を進行させる。

【００４８】長時間濾過を継続すると、濾過体ユニット
１６の各濾過体の不織布面に形成された濾過層が圧密化
し、濾過抵抗が増大し、濾過水量が低下してくるため、
定期的に濾過体のガス洗浄を行う。即ち、バルブＶ₁を
開いて通気管４３より曝気を行うことにより、濾過体の
不織布表面の濾過層を気液混合流の掃流で洗浄除去す
る。なお、このガス洗浄時には、通常、散気管４２から
の散気は停止する。このようにガス洗浄時に散気を停止
するようにすることにより、散気管４２と通気管４３と
で空気供給用のブロワ等を共用することができる。

【００４９】濾過体ユニット１６の各濾過体内の洗浄
は、上記ガス洗浄と同時に行っても良く、ガス洗浄とは
別に独立して行っても良い。

【００５０】この洗浄に当っては、原水の供給を停止す
ると共に、バルブＶ₂を開として、給水槽４７内の水を
洗浄水として自然流下で洗浄水流入集合管１７を経て濾
過体ユニット１６内に供給する（なお、この洗浄水の供
給は処理水槽４５から給水ポンプ４６より、直接行って
も良い。）。この洗浄水の一部は不織布を通過して生物
反応槽４１の液側に流出し、その過程で濾過体内の濁質
等を排出する。また、洗浄水の残部は濾過水取出集合管
１８より排出され、その過程で濾過体内の濁質等を処理
水槽４５側へ排出する。この排出液は、再度処理を要す
る場合には、バルブＶ₄を開として給水ポンプ４６で原
水槽（図示せず）又は生物反応槽４１に返送される。

【００５１】以下に図６に示す洗浄水濾過装置により、
合成下水の生物処理を行った場合の運転例を示す。

【００５２】合成下水は流入ＢＯＤ量が２５０〜３１０
ｍｇ／Ｌとなるように生物反応槽４１に導入し、生物反
応槽４１のＭＬＳＳは約５０００ｍｇ／Ｌに維持し、Ｂ
ＯＤ−ＳＳ負荷は約０．１ｋｇ／ｋｇ・日とした。

【００５３】また、濾過体ユニット１６の各濾過体の各
部の仕様は次の通りである。また、この濾過体の長さＬ
は５０ｃｍ、直径（Ｄ₁＝Ｄ₂）は４ｃｍで、濾過有効
面積は濾過体１本当り約０．０６ｍ²であった。

【００５４】エンドキャップ：塩化ビニル製バックアップ材：ＳＵＳ３０４製金網状スペーサ目開き３．５ｍｍ不織布：ユニチカ製ポリエステル不織布（品番２０１５７ＷＴＤ）目付量１５ｇ／ｍ² 分離粒径１００μｍ厚さ０．１１ｍｍ濾過体ユニット１６は、このような濾過体３６本を連結
して構成し、濾過体ユニット１６の濾過水（処理水）
は、静水位に対して１０ｃｍの水頭差を駆動圧として取
り出した。

【００５５】このような活性汚泥濾過装置において、８
時間の濾過運転毎に５分の洗浄運転を行った。

【００５６】洗浄運転時には、通水を停止すると共に散
気管４２の曝気を停止し、洗浄水流入集合管１７から処
理水を４Ｌ／分で濾過体ユニット１６の各濾過体内に導
入した。また、通気管４３から２ｍ³／時で曝気を行っ
た。

【００５７】その結果、２４０時間の運転継続後におい
ても２ｍ³／ｍ²／日の濾過速度を安定して得ることが
できた。また、洗浄時に濾過体内が洗浄水で満たされる
ために、各洗浄運転後の濾過運転再開時の濾過水の水質
低下が防止され、約５分後には得られる濾過水の濁度は
１０度以下になり濾過水質は安定した。

【００５８】２４０時間の運転後、濾過体を引き上げて
観察したところ、濁質等による濾過体内の濾過水流路の
閉塞等は認められなかった。また、濾過層は極めて均一
かつ安定に形成されていた。

【００５９】なお、この装置において、濾過体ユニット
１６の浸漬スペースの面積は０．０５７６ｍ²であり、
この面積で総濾過有効面積１．７ｍ²（濾過体１本当り
の濾過有効面積×本数）を得ることができ、この総濾過
有効面積は、同面積の浸漬スペースに一般的な板状の濾
過体を設ける場合に比べて１．２倍も大きいものであっ
た。

【００６０】

【発明の効果】以下詳述した通り、本発明の活性汚泥用
濾過体は、活性汚泥を安定かつ効率的に分離することが
できるため、このような活性汚泥用濾過体を活性汚泥濾
過装置の生物反応槽に浸漬して用いることにより、生物
処理の固液分離を、沈殿池や膜分離手段を必要とするこ
となく、低動力で安定かつ確実に行うことができ、処理
効率の向上と省エネルギー及び省スペース化を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の活性汚泥用濾過体の実施の形態の一例
を示す図であって、（ａ）図は一部切欠斜視図、（ｂ）
図は（ａ）図のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図２】本発明の活性汚泥用濾過体の実施の形態の他の
例を示す図であって、（ａ）図は一部切欠斜視図、
（ｂ）図は（ａ）図のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図３】本発明の活性汚泥用濾過体のユニット化の例を
示す図であって、（ａ）図は平面図、（ｂ）図は側面図
である。

【図４】本発明の活性汚泥用濾過体のユニット化の別の
例を示す側面図である。

【図５】本発明の活性汚泥用濾過体のユニット化の他の
例を示す側面図である。

【図６】本発明の活性汚泥用濾過体を用いた活性汚泥濾
過装置を示す断面図である。

【符号の説明】

１，１Ａ濾過体２中心管３スペーサ４不織布６Ａ，６Ｂエンドキャップ１６，２１，２３濾過体ユニット１７洗浄水流入集合管１８濾過水取出集合管４１生物反応槽４２散気管４３通気管４４仕切壁４５処理水槽４６給水ポンプ４７給水槽

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000006655 新日本製鐵株式会社東京都千代田区大手町２丁目６番３号 (71)出願人 000005083 日立金属株式会社東京都千代田区丸の内２丁目１番２号 (72)発明者大同均東京都新宿区西新宿二丁目８番１号東京都下水道局内 (72)発明者麻生栄治東京都新宿区西新宿二丁目８番１号東京都下水道局内 (72)発明者岸根義尚東京都新宿区西新宿３丁目４番７号栗田工業株式会社内 (72)発明者澤田繁樹東京都新宿区西新宿３丁目４番７号栗田工業株式会社内 (72)発明者高橋直哉千葉県富津市新富20−１新日本製鐵株式會社内 (72)発明者近藤三雄東京都千代田区大手町二丁目６番３号新日本製鐵株式會社内 (72)発明者長谷川哲夫埼玉県熊谷市三ケ尻5200番地日立金属株式会社内 (72)発明者永井睦郎埼玉県熊谷市三ケ尻5200番地日立金属株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】活性汚泥を濾過するための筒状の不織布
を有した濾過体であって、該筒軸に直交する断面における長径Ｄ₁と短径Ｄ₂との
比Ｄ₁／Ｄ₂が１〜１．５であることを特徴とする活性
汚泥用濾過体。