JPS58131197A - 微生物処理水中の固形物除去方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は廃水を活性汚泥等の微生物処理した後の排水（
以下、単に排水と云う。）中に存在する固形物を水より
軽い比重の粒子群を炉材として用いて除去し、かつ該濾
材により捕捉された排水中の固形物を洗浄水を用いるこ
となく処理して鏡層の再生を行なう方法及びその装置に
関する。

一般に排水中の固形物を濾過分離する場合に、砂・アン
スラサイト等排水の比重よシ大きな比重を有する粒子群
を用いて鏡層を形成し、排水を下向流・上向流または水
平方向へ通水して、鏡層内にて固形物を捕捉除去してい
る。このよう々場合濾層内に捕捉された固形物によシ圧
損失が上昇してきた時には、鏡層への排水の供給及び鏡
層からの処理水の流出を止めて、水または空気及び水を
鏡層の底部より流入させて、鏡層を膨張させ粒子同志の
衝突及び混合を生じさせて捕捉された固形物の排出及び
鏡層の洗浄操作を行っている。この洗浄操作によって生
じてくる洗浄排水は、別個処理設備等を設けて洗浄排水
中に含まれている固形物を除去する必要があった。これ
らの設備費は濾過装置全体のコストの約５０係を占める
程大きくなる場合もあり、洗浄排水の処理はその排水中
に含まれている固形物の処分も含めて考えると、水処理
コストの上で大きな割合を占めていた。特にこの傾向は
水処理能力が小規模の場合はど処理及び処分方法が限定
されてくるためにコストアップが顕著になってくる傾向
を示していた。

まだ、一般的に微生物処理、例えば活性汚泥法・散水濾
床や回転円板法なとの処理をイ１つだ排水中に存在して
いる固形物は、単純に沈降槽などにて沈降分離したり、
場合によっては凝集剤等を添加して凝集分離等にて除去
しており、これらの処理後一般的な濾過装置に供給し排
水中に残留している微細固形物を除去している。このよ
うな方法にて鏡層内に捕捉された固形物は上述した方法
にて鏡層の洗浄操作を行なって生じた排水中に含井れて
おり、これらの固形物を含んだ排水は前述した沈降槽等
に返送することにより固形物と排水との分離は簡単に行
えるが、発生している汚泥量そのものは減少せず、一般
的には微生物処理装置に流入してくるＢＯＤ量の４０〜
８０％に相当していると言われている。このような汚泥
は別途処分をするためには更に新しく設備を設置する必
要が生じている。

また、これらの汚泥は有機性固形物が主体であるため、
無機性固形物と比較して濃縮率が悪く汚泥容積が大きく
なる、圧縮性であるために脱水処理が極めて行ないにく
い等の欠点を有していた。

上記問題点を解決する方法について、本願発明の出願人
はさきに特開昭５６〜３３０１３号「濾過方法ｊ（以下
先願発明と言う）を提案した。すなわち、排水の比重よ
り小さい比重を有する粒子を濾材として用い、該粒子が
浮上して濾過装置の上部に設けた通水性保持板にて形成
する鏡層の上面より下部にドラフトチューブの上端開口
部を有する濾過装置にて排水を濾過し、鏡層内の圧力損
失が大きくなった時、排水の流出入を止めて前記ドラフ
トチューブの下方から空気を噴出し鏡層内に循環流を生
じさせて排水中の固形物を除去する方法を提案した。然
しなから、先願発明では循環流は保持板を通水しないた
め、大型装置では鏡層全体が均一に膨張せずショートパ
スを生じドラフトチューブの附近のみで循環流が生じ効
果的に鏡層の洗浄が行なわれない場合がある。また、浮
上粒子はドラフトチューブ内を通って循環するため、ド
ラフトチューブに送入した空気は浮上性粒子層及び保持
板を通過する間にこの部分によシ差圧を生じることから
空気を送入する為に大きな背圧を必要とする。さらに、
保持板とドラフトチューブ上端部とのクリアランス部に
浮上性粒子が閉塞することによりドラフトチューブを通
じ粒子の循環が生じなくなったシ、循環水が偏流やショ
ートパスを起こす場合もある。従って、先願発明では必
ずしも効果的に鏡層の洗浄は行なわれ得ないものであっ
た。又、先願発明では形成している浮上性粒子層を膨張
させ、粒子相互の衝突により粒子に付着した固形物を剥
離させることがその主眼であシ、剥離された固形物は静
置により装置底部に沈降分離させて後これを取出す方式
のものである。

従って、分離した固形物は空気の吹込みを止めて後、装
置を所定時間静置させることによシ装置底部に沈降分離
させ、しかる後装置外部へ抜出す必要があり、排出固形
物は別途その処理を行なう必要があった。

本発明者らは、−１＝記のような問題点についてさらに
改良を加えるべく種々研究を重ねた。その結果、これら
問題点の解消された方法および装置を見出した。本発明
の方法は、微生物処理等を行々つだ固形物を含む排水の
濾過を行なうと共に、Ｐ層内の圧力損失が大きくなった
時、洗浄水を用いることなくＰ層内の固形物を除去して
炉層５の再生を図ると共に固形物中の有機性固形物を好
気性消化処理することにより排出固形物の量を大巾に減
少するものであシ、さらに活性汚泥法等の微生物処理と
組合せることにより連続的に廃水処理を行ない得るよう
にしたものである。

本発明の方法は、排水の比重よシ小さい比重を有する粒
子を沢材として該粒子群の浮上または流出を阻止する通
水性保持板を濾過装置の」二部および濾過装置の側壁の
１個所もしくは互に対向する位置関係にある２個所に設
け、該装置中の通水性保持板内に粒子群によって形成さ
れるｐ層に上端が上部の保持板より上に突出し、下端が
ｒ層より下に突出してそれぞれ開口する垂直なドラフト
チューブを設けた濾過装置を用いて排水を一方の側壁部
から保持板を備えだ対向位置にある側壁部へ水平方向に
通して該排水中の固形分の濾過を行ない、Ｐ層内に捕捉
された固形物により２層内の圧力損失が増大しだ時に、
排水の流出入を止めて該装置内の液面をドラフトチュー
ブの上端付近に保持し、前記ドラフトチューブの下方か
ら空気を噴出し、該チューブ内に空気泡の」−封による
水の」−向流とＰ層に水の下向流の循環流を形成させる
ことにより炉層を膨張させて炉層内に捕捉された固形分
の排除と粒子表面に刺着した固形物の剥離洗浄を行なう
とともに有機性固形物を溶存酸素によって好気性処理し
て減少せしめることを特徴とする微生物処理水中の固形
物の除去方法である。

即ち、本発明は上記の如き方法を用いて部層を形成せし
め、この鏡層内に微生物処理を行なった排水を水平方向
に通水し、排水中の固形物を濾過分離し、鏡層内に捕捉
された固形物により所定圧力損失に到達しだ時折たな洗
浄用水等を導入せず濾過装置内に設けられているドラフ
トチューブ内に空気を導入して鏡層内に下向流を生ぜし
めて部層を膨張させることによシ濾層内にて捕捉された
固形物を排除し、しかも固形物のうち有機性固形物は好
気性消化処理を行なって発生汚泥量を減少させることを
ｑ寺徴としている。

即ち排水中に存在している固形物を濾過するために、濾
過装置内の水面下にグリッド・目皿・金網等により製作
されている通水性保持板によシ水より軽い粒子を用いて
部層を形成し、この部層に水平流にて排水を通水せしめ
る。この場合、粒子は浮力によって互いに接近した状態
で保持板により部層を形成しているため、排水中の固形
物の濾過分離が行なわれる。又、排水中に微生物が含ま
れているために、濾材粒子表面に微生物膜が時間の経過
とともに形成され、排水中の溶存酸素により残存ＢＯＤ
の処理も可能となるものである。鏡層内に捕捉された有
機性固形物も同時に、生物基礎代謝により細胞が減少し
、鏡層内での圧力損失の増大もゆるやかになり長時間の
濾過処理が行える。

濾過処理の継続に伴って、鏡層内の圧力損失が増加した
とき、部層の洗浄が必要となる。一般に従来の洗浄方法
では洗浄水単独あるいは空気などとの併用にて鏡層下部
にこれらの流体を導入して、濾材を膨張させるとともに
粒子同士を衝突させて鏡層内に捕捉されていた固形物を
剥離し洗浄水とともに排出させていた。このため、多量
の洗浄排水が生じており、この処理が必要であった。本
発明の方法では該装置内に設けたドラフトチューブの下
に空気を送入し、ドラフトチューブ内に下向流を、また
鏡層部に下向流を生せしめて装置内に水の循環流を形成
させて、鏡層−４二部より下部への下向流により新たな
洗浄水を使用せずに部層を膨張させて鏡層内に捕捉され
ている固形物を開放し、粒子表面に付着している固形物
の剥離も行わせしめるものであり、更に空気を送入さぜ
ることにより装置内に溶存酸素濃度を高めた液を循環せ
しめ、固形物のうち有機性固形分を該装置内にて好気性
消化させて発生汚泥量を大幅に減少せしめるものである
。汚泥の好気性消化を終了させた所でドラフトチューブ
内への空気の送入を停止させて循環流を止め循環流中に
残留している固形物を該装置底部へ沈降させ、循環流に
よって膨張していた濾材粒子を再び浮上させ上部に設置
されている通水性保持板下に鏡層を形成させる。底部へ
沈降して堆積した固形物は適宜ポンプなどを利用して本
装置内より抜出し前処理装置である微生物処理装置へ返
送する。また、場合によっては系外の汚泥槽などに抜き
出して貯留させる。

以上の説明から明らかなように、本発明の方法では鏡層
内に固形物が捕捉され鏡層の洗浄操作を行う時には排水
の流入及び処理水の流出を停止し、該装置内のドラフト
チューブ内への空気の送入を開始するのみで良く、従来
の濾過装置における洗浄時の洗浄用水の必要もなく洗浄
水を処理するだめの付帯設備も不要になってくる。また
、同時に捕捉固形物は好気性消化処理を行うことにより
減少するため汚泥の量も少量となる。

本発明において鏡層を形成するために使用する粒子とし
ては、みかけの比重が１．０以下のもので水中に存在し
ても水を吸収しないものが適している。一般的には軽量
骨材として利用されているパーライト、シラスバルーン
などの天然４」料や、比重１．０以下のプラスチックス
や発泡プラスチックスなどの人工桐材を使用する。この
うち比重、形状、均等係数などを任意に選定可能なもの
として発泡プラスチックスが最も望ましい。特に発泡プ
ラスチ、ツクスはその製造時に充填材として炭酸カルシ
ウム、硫酸バリウム、酸化マグネシウムなどの無機物を
１種以上充填材として添加することにより比重を任意に
変えることが可能であり、また微生物付着性も良く粒子
強度も大きなため半永久的に使用でき、しかも安価であ
ることなど７！Ｊ：ら極めて望ましいものである。比重
１８０以十の粒子では鏡層内に固形物が捕捉されてきて
圧力損失が大きくなると排水は他の部分へ流れようとし
て、局所的に流速が早くなったりして鏡層を形成してい
る濾材を動かせてしまうため、捕捉された固形物が流出
しやすく処理水質の悪化を招く。比重１．０以下の粒子
では上部に通水性保持板を設けであるため、このような
ことはない。本装置に使用する粒子の代表径としては表
面に微生物膜が形成されることを考慮して１〜２０闘の
範囲のものが望ましい。

本発明の方法に用いる装置は、排水の比重より小さい比
重を有する粒子を濾材とし、該粒子群の浮上または流出
を阻止する通水性保持板を濾過装置の上部および濾過装
置の側壁の１個所もしくは互に対向する位置関係にある
２個所に設け、さらに排水および処理水を水平方向にて
流入、流出させる機構を備え、かつ上端が前記上部の通
水性保持板よシ上に突出し、下端が鏡層より下に突出し
てそれぞれ開口する垂直なドラフトチューブを設けると
共に該ドラフトチューブの下方に空気を上方に向けて噴
出させるノズルを有するものである。

本発明の装置において、ドラフトチューブの上端開口部
は排水入口の水位付近に位置し、またドラフトチューブ
下端の開口部は濾過操作時に於て部層最下層より層厚の
１以」二下部に位置していることが望ましい。空気の送
入を行なうノズルの位置はドラフトチューブの下端の開
口部直下とすることが望ましい。また、ドラフトチュー
ブの面積は連層水平断面積の」−〜ユに相当するものが
用１００　　３ いられる。

水平流にて排水を流出入させる機構の１例として図１１
図２に示すようなものがある。すなわち角型濾過装置の
場合、図１（１）に示すように鏡層部を２重壁構造とし
、その内側壁の互いに対向する位置の壁にそれぞれ通水
性保持板を設けたもの、また図１（２）に示すように鏡
層部の一方のみを２重壁構造とし、その内側壁に通水性
保持板を設け、その保持板と対向する１重壁の内側にレ
ーキ状の排水分配管に適宜ノズルを複数個設けたもの等
がある。

まだ円筒型濾過装置の場合は、図２（１）に示すように
鏡層部を２重壁構造とし、その内側壁の互いに対向する
位置の壁にそれぞれ通水性保持板を設けるとともに、ド
ラフトチューブの外壁に沿って通水性保持板を備えた管
を抱き合せて設け、その管に排水を流入させて外側壁か
ら処理水を流出させる方式または図２（２）に示すよう
に外側壁から排水を流入させて、前記ドラフトチューブ
に抱き合せた管から処理水を流出させる方式等がある。

送入される空気量は浮」二性粒子群の膨張が大きくなり
過ぎてドラフトチューブ下端よシトラフトチューブ内に
粒子が流入することのない程度とすることが必要である
。

次に、本発明は効率よく排水中の固形物を除去するため
に複数基の上記濾過装置を設け、１基以上が濾過処理を
行なっている間に残りの基は洗浄及び好気性消化処理を
行ない、両操作を交互に切替えて実施することによシ連
続的に排水中の固形物を除去することができる。すなわ
ち、例えば３基の該濾過装置を設置し、この中２基をシ
リーズに連結して濾過処理に用い残りの１基を極層の洗
浄及び好気性消化処理に当て排水の連続的処理を行ない
、濾過を行っている上流側の該装置の圧力損失が増大し
た場合、これを濾過操作より洗浄及び好気性消化処理に
切替える。一方、洗浄及び好気性消化処理が終った他の
装置を後段の濾過装置に切替え、連続的に排水中の固形
物除去を行なうことができる。

また、さらに微生物処理装置と本発明の方法に用いる濾
過装置とを組合せた装置を用いて前段の微生物処理装置
によシ廃水の微生物処理を行なった後、処理水をその中
に含まれる固形分の沈降分離を行なうことなくその捷ま
後段の濾過装置に通して固形分の濾過を行なうことがで
きる。またさらに前段に微生物処理装置を、後段に本発
明の方法に用いる濾過装置を２基以上設置し、前段の微
生物処理装置よシ排出される処理水の出口と後段の濾過
装置の排水取入口とを連結した廃水処理装置を用いて前
段の微生物処理装置により廃水の微生物処理を行なった
後、処理水をその中に含まれる固形分の沈降分離を行な
うことなくそのまま後段の濾過装置の中食なくとも１基
に通して排水中の固形分の濾過を行ない、極層内に捕捉
された固形物により極層内の圧力損失が増大しだ時、該
濾過装置への排水を残りの濾過装置へ通水するよう切替
えて引き続き濾過を行なうと共に、流出入を止めた上記
濾過装置に対しドラフトチューブ内への空気吹込みによ
り極層内に捕捉された固形物の排除と剥離の為の極層の
洗浄及び有機性固形物の好気性消化処理を行ない、この
処理を終わった装置を再び前記濾過操作に使用し、かく
して濾過装置を濾過と極層の洗浄・好気性消化処理とに
順次又は交互に切替えることにより廃水を連続的に処理
することも可能であり、これにより一般の微生物処理に
設けられている固形物の沈降分離装置を省略し、廃水処
理設備のための用地の節減及び装置のコンパクト化を計
シ得るものである。

次に、本発明について図面に基づいて説明する。

図１は本発明の排水中の固形物除去方法のうち濾過操作
について説明したものである。

図１の濾過操作においては、排水を前処理装置として設
けられている微生物処理装置よシ水位差を利用して排水
人口１より該装置内へ流入させ、浮上性粒子群の充填層
７を水平力向へ通水させながら処理水出口２より抜出さ
れる。この極層７を流れていくに従って排水中に存在し
ている固形物は層内にて捕捉されて除去される。排水中
の固形物が極層内にて捕捉されるにつれて極層の出力損
失が増大し水位が徐々に上昇してきてドラフトチューブ
上端の近くに達しだ時に、処理水出１」２より水の流出
を止め、その後肢装置内の水位がドラフトチューブ上端
例近となった時点にてＪＪＩ水入口１よりの流入を止め
る。その後、ドラフトチューブ５の下部に設けられてい
る空気導入管３よりドラフトチューブ内に空気を送入さ
せ、極層の洗浄操作を開始する。空気導入管３のノズル
より送入した空気は、ドラフトチューブ５内を上昇する
ことにより、エアリフト現象を生じ、ドラフトチューブ
５内を上清流にて、また外部の極層部を下向流にて流れ
る水の循環流を形成させる。極層部を流れる下向流によ
り層を膨張させ、極層内にて捕捉された固形物を排除し
、捷だ粒子同士の衝突作用により粒子表面に何着してい
る固形物の剥離を行わしめる。それとともに、粒子に刺
着している有機性固形物並びに循環水中に存在している
有機成分を水中の溶存酸素を利用して好気性消化させて
有機性汚泥を減少させる。好気性処理が充分に完了した
のち、空気導入管３よりの空気の流入を停止させ、再び
粒子を浮上させて部層を形成させるとともに、残留固形
分を本装置底部へ沈降させる。底部に沈降した汚泥は汚
泥引抜管４よりポンプなどを利用して前処理装置として
設置されている微生物処理装置へ返送するか又は系外に
取出す。

この後、処理水出口２より処理水の流出を、排水人口１
より排水の流入をそれぞれ再開させて、通常の濾過操作
を開始させる。

次に、本発明の実施例を述べるが本実施例は本発明を限
定するものではない。

実施例 某社衛生廃水を前処理として粒状担体使用微生物廃水処
理装置を用いて処理を行なった後、図１に示した該微生
物濾過装置を用いて排水の処理を行なった。本実験に使
用した主なる装置寸法及び実験条件は以下の通りである
。

（ドラフトチューブ　　２００ｍｍφＸ　　１５００ｍ
ｍＬイ」）形状　　　　３．５ｍｍφＸ　４．０ｍｍＬ
粒子密度　　　　０．８２　、！ｉ’　／　ａＩ装置内
充填量　　　　　１２００　を 廃水供給量　　　　　　２４０ｔ／ｈｒ（２）　　浮上
性粒子充填濾過装置：　２０００ｍｍＬＸ　ｔｏｏｍｍ
ｗｘ　２５００ｍｍＨ（ドラフトチューブ　　　５（Ｉ
ＩＩＷφＸ　１２ＱＱｍｍ付）鏡層容積１２ＯＬ　（８
００ｉｍＨＸ　］００ｍｍＷＸ　１５００關Ｌ） 使用担体粒子　　　　、性状は」上記（１）粒状」■体
使用微生物廃水処理装置と同一 装置内充填量　　　　　１２０　を 通水量　　　２４０　ｔ／ｈｒ 上記装置を用いて衛生廃水の処理を行なって得られた濾
過排水及び本発明の方法の濾過装置により処理された処
理水の性状は表−１の通りであった。

濾過装置を運転開始後１７１時間経過して濾層差圧が１
２２ｍＡｑとがった時に濾過を止めて濾過装置のドラフ
トチューブに４５０　Ｎｔ／Ｔｎｒｎの空気を１７０時
間通して部層の洗浄及び好気性消化処理を行なった。

通気初期と停止時の水質の分析結果は以下の通りであり
、ＳＳ及びＣＯＤは約ン以下に減少していることが解る
。

なお、通気停止後、濾過装置底部に堆積している固形物
量は約３０ｔとなっていた。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明に用いる濾過装置の濾過操作の説明図、図
２は本発明に用いる他の態様を示す濾過装置の濾過操作
の説明図である。 １・・・・・・・・・・排水入口、１′・・・・・　排
水流入部、２・・・・・・処理水出口、２′・・・・・
・・・　処理水流出部、３　・・・・・・・空気導入管
、４・・・・・・・・汚泥引抜管、５・・・・・・・・
・・ドラフトチューブ、６・・・・・　・通水性保持板
、７・・・・・・・・鏡層 特許出願人　千代田化工建設株式会社 代理人　弁理士　久保１）藤　部 ２３− 第２図（ｌ） 第２図（２）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、排水の比重よシ小さい比重を有する粒子を沖材とし
   て該粒子群の浮上または流出を阻止する通水性保持板を
   濾過装置の上部および濾過装置の側壁の１個所もしくは
   互に対向する位置関係にある２個所に設け、該装置中の
   通水性保持板内に粒子群によって形成される炉層に上端
   が上部の保持板より上に突出し、下端が炉層よシ下に突
   出してそれぞれ開口する垂直なドラフトチューブを設け
   た濾過装置を用いて排水を一方の側壁部から保持板を備
   えた対向位置にある側壁部へ水平方向に通して該排水中
   の固形分の濾過を行ない、炉層内に捕捉された固形物に
   より炉層内の圧力損失が増大した時に、排水の流出入を
   止めて該装置内の液面をドラフトチューブの上端付近に
   保持し、前記ドラフトチューブの下方から空気を噴出し
   、該チューブ内に空気泡の上昇による水の」二向流と沢
   層に水の下向流の循環流を形成させることによシＦ層を
   膨張させて炉層内に捕捉された固形分の排除と粒子表面
   に付着した固形物の剥離洗浄を行なうとともに有機性固
   形物を溶存酸素によって好気性処理して減少せしめるこ
   とを特徴とする微生物処理水中の固形物の除去方法。 ２、排水の比重よシ小さい比重を有する粒子をｐ材とし
   、該粒子群の浮上または流出を阻止する通水性保持板を
   渥過装置の上部および濾過装置の側壁の１個所もしくは
   互に対向する位置関係にある２個所に設け、さらに排水
   および処理水を水平方向にて流入、流出させる機構を備
   え、がっ」上端が前記上部の通水性保持板より上に突出
   し、下端が炉層より下に突出してそれぞれ開口する垂直
   なドラフトチューブを設けると共に該ドラフトチューブ
   の下方に空気を上方に向けて噴出させるノズルを有する
   微生物処理水中の固形物を除去する装置。