JPS6244799Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は排水の処理装置に関するもので、特
に処理槽内に充填した砂礫状処理剤を微生物担体
として用いた流動床式生物処理装置に関するもの
である。

一般に行なわれている排水の生物学的処理は手
段としては、大別して「好気性処理方法」と「嫌
気性処理方法」に分類され、上記前者がその主流
をなしており、「活性汚泥」，「散水ろ床」，「回転
円板」，「固定床式」，「浸水ろ床」，「ラグーン」等
がその代表的なものである。これに対し上記後者
の場合はむしろ、メタン発酵を利用した有機性汚
泥の消化に主として利用され、排水処理としては
二次処理水の脱窒素の生物学的処理の最終プロセ
スとして利用されているものである。

この考案にかかる流動床式生物処理装置は、排
水の有機汚泥物質除去、および硝化等のための好
気性微生物処理と、脱窒素のための嫌気性微生物
処理の両者に属するものである。しかして、排水
中の有機汚濁物質除去の好気性処理の代表的なも
のは、歴史的にも実績からいつても活性汚泥法で
ある。しかしながら、環境保全のための放流水質
に対する規制はその水質レベルだけでなく、規制
適用の範囲も広くなつて来たため、より効率的な
あるいは操作制御の容易なものといつた新しい指
向を有する生物処理装置の研究開発が行なわれて
いる。

その理由としては、標準活性汚泥法の難点とし
て、「バルキングを防止することが困難であるこ
と」「比較的大きな曝気槽が必要であること」「運
転管理には、かなりの熟練を要すること」「ロー
ドシヨツクに比較的弱いこと」「低温での除去性
能が低下すること」「余剰汚泥が比較的多量に発
生すること」などが挙げられ、このような多様の
難点を解決するためである。たとえば「純酸素活
性汚泥法」は曝気槽中の溶存酸素濃度を高めるこ
とにより、単位容積当りBOD（溶解有機物）の
負荷量が大きくとれ、汚泥の沈降性が良好で、余
剰汚泥の発生量が減少するなど、すでに実用化さ
れた装置として稼動している。

しかして、この考案のように砂礫状処理剤を微
生物担体とした流動床式生物処理装置はまだ研究
の段階ではあるが家庭下水や、工場排水を対象と
して、排水中に含まれる有機物を好気的に除去す
る機能がBOD（溶解有機物）の容積負荷を指標
にすれば、同じ除去率で数倍ないし10数倍有する
ことが実験的に確かめられており、また低温にお
ける除去性能や、余剰汚泥の発生量の点について
も秀れていることがわかつている。

同様に、高度処理におけるアンモニアの生物学
的硝化（アンモニアの窒素を酸化して硝酸、また
は塩に変化）についても、ハニカム等による硝化
と比較して、これまた約10倍の機能を有してい
る。このように脱窒を目的とした排水中の硝酸イ
オン除去のための嫌気性処理に関しても、有機物
除去の場合と同様10倍程度の容積負荷をかけるこ
とが出来ることが実験的に確められている。

以上述べたような高負荷に対する秀れた機能
は、流動床が有する単位容積あたりの微生物保持
量の大きさに依存するものと考えられるが、従来
流動床としてこの様な砂礫処理体を充填したもの
は（処理剤の比表面積を増加させる）生物膜等に
よつて閉塞し易いため頻繁に逆洗を行なわなけれ
ばならないばかりでなく、その機能を安定させる
ことも困難であつたが通水を上向流で行ない、か
つ、処理剤粒子を流動化させる様な線速度の通水
を行なうことにより、閉塞をなくし連続的な通水
が可能となる。即ち、「固定床」から「流動床」
に変えることによつて高い比表面積を維持しなが
ら、連続的な運転と機能の安定を得ることが可能
になつた。しかしながら、この様な流動床を用い
た生物処理においては担体表面に附着した微生物
層は排水中の不純物を除去する過程で微生物が増
殖し、除々に肥大して来る。

一般に、流動床処理剤として用いられる砂や活
性炭等は、水より比重が大きく、一方微生物膜は
含水率97％前後であるため、ほぼ比重は水と同じ
である。したがつて、微生物層が肥大して来る
と、粒子の見掛比重が小さくなり、同じ通水速度
であつても流動化した粒子群の展開率は大きくな
つて来る。

そして最終的には流動床装置の上部から生物汚
泥と共に処理剤が溢流してしまう。

このような現象は、装置の機能の定常化と、運
転の安定性の点で３つの問題点を作り出す。ま
ず、第１は処理剤の補充であり、第２は溢出した
処理剤のために起る被処理水の流動トラブル防止
策の考慮であり、第３は展開率または流動床処理
剤の比表面積の低下に基く機能低下である。

一般に、単位容積当りの処理能力を大きくとれ
る様にするためには、流動化の限度内であまり大
きい展開率にしない方がよいが、流動床内での微
生物による凝集作用等の関係で正常な流動化を阻
害する「マツドボール」の生成等が起りやすくな
るので、通常50〜100％の展開率を用いている。
そして、この値は通水線速度と粒子径、およびそ
の見掛比重によつて決まるので、だんだん大きく
なる傾向があり、この展開率をほぼ一定に保つた
めにはある限度以上肥大した粒子から生物膜をは
ぎとることで目的が達せられる。そして、生物膜
をはぎ取られた粒子は見掛比重が大きくなつて流
動床の下部へ徐々に移動し定常状態においては微
生物による膜の肥大とのバランスで、流動床の上
部から下部に或る一定の分級勾配を持つた状態で
動的に流動床の定常性が維持されることになる。
これによつて、流動床内の処理剤の密度や活性生
物汚泥濃度がほぼ一定に保持され、装置機能の維
持が可能となるわけである。そして、一般に現段
階においては、微生物膜による肥大処理剤の溢流
した分だけを適当に補充したり上部に機械的な撹
拌装置を取付けて、附着生物膜を破壊している。
しかしながら上述した処理剤の補充手段は実際に
は問題があり、処理剤の補充量は生成汚泥量と関
連したものであるから、被処理水の負荷変動と補
充量のバランスを取ることは困難であり、溢流し
た処理剤と、生物汚泥とを分離する機能も必要と
なる欠点がある。また上述した撹拌装置の場合に
は、一般にこれを一方向への連続回転を行つてい
るため、流動床内に回転と同じ方向の施回流が形
成され、このため流動床内の流動化処理剤は、遠
心力によつて、装置外縁側に引き寄せられること
により中央部の処理剤の密度が減少するため、被
処理水の被除去物質粒子と流動化生物汚泥との衝
突確率を低めるため、除去率が低下する。これに
対処するため撹拌速度を遅くすることも考えられ
るが、このようにすればフロツク化した処理剤粒
子から生物汚泥をはぎとることが困難になつて来
るばかりでなく、装置の規模が大きくなり、しか
もこの手段だけでは処理剤の一部が乱流となつて
外部に溢流する欠点もある。

第１図は汚泥と共に処理剤が溢流することを前
提とした従来装置を示すもので、流動床下部に設
けられた供給口１から被処理水を導入し、整流板
２によつて水流を全面にわたつて均等化し、処理
槽３の砂礫等からなる処理剤４内を流動化を起こ
す線速度の上向流となつて上昇する。そして上記
処理剤４はフロキユレートした流動床となる。そ
して、フロキユレートが進んで肥大化した処理剤
４および離脱生物汚泥は流動床の上部に達し分離
槽５に入る。そして、この分離槽５は処理槽３よ
りも断面積を大きくしているので、分離槽５内部
の上向流の線速度は小さくなり、浮上力を失つ
て、分離槽の下部６に生物汚泥として蓄積する。
そして固液分離されて、分離槽５の上部から溢流
する水は、流出槽７の排出口８から処理水として
取り出される。この場合分離槽下部６に蓄積した
汚泥と処理剤との混合スラリーは適当な方法で分
離され処理剤４は処理槽３内に戻されるようにな
されているが、これらの装置がきわめて複雑で著
しく高価になる欠点がある。

次に、第２図は処理槽３内の上部にモータ１４
によつて回転駆動される撹拌装置１５を設けたも
ので、これは処理剤４に付着した微生物膜を剥離
することによつて、処理剤の溢流損失を極力防止
するようにしたものであるが、このような従来の
ものにおいては上述したように処理剤４の施回流
を発生させる欠点があるばかりでなく、この撹拌
装置だけでは処理剤の溢流損失を防止することは
できない。

この考案はかかる点に着目してなされたもの
で、その一実施例を第３図に示す。すなわち、こ
の考案は処理槽３内の処理剤４および微生物濃度
をほぼ一定に維持し、しかも、処理剤４の補充を
必要とせず、かつ定常状態に近い流れを行なわせ
るようにした装置を提供しようとするものであ
る。

すなわち、処理槽３の下部に設けられた整流板
２を通つて供給された被処理水が処理槽３内の処
理剤４の流動床を形成する様な上向の流れを行な
うことは上述した従来例（第１図）と同様であ
る。しかして、処理槽３には希望する展開レベル
より、すこしだけ高い位置に散気管等の加振装置
９が取りつけられ、ブロワー等から供給されたガ
ス体により加振装置９の位置より高い部分を曝気
混合する。この曝気混合による乱流は、処理剤４
の外表面に付着した生物汚泥膜を目視的にはほと
んど離脱させる。そして、処理槽３に設けられた
曝気エリア１０の内径は処理槽３の内径よりも大
きくしているため、線速度も小さくなつており、
生物汚泥が離脱した充填物粒子の大部分はこの領
域で処理剤４内に自動的に帰つていく。この領域
で乱流のために偶発的に溢流する粒子は、処理槽
３に設けられた静流分離部１１において沈降し間
隙１２を通つて、処理槽内の流動部に帰る。

すなわち、この第３図に示した実施例装置で
は、加振装置９により曝気エリア１０を曝気混合
し、処理剤４が外表面に付着した生物汚泥膜を離
脱させ、この曝気エリア１０において生物汚泥が
離脱された処理剤４を流動床へ沈降させ、さらに
偶発的に溢流した粒子を静流分離部１１において
沈降させている。

従つて、加振装置９、曝気エリア１０及び静流
分離部１１の一連の組合せ構成とすることによ
り、密接な連携作動による流動床式生物処理を可
能とし、曝気エリア１０と静流分離部１１により
共同作業的機能を持たせ、この二段構成により粒
状処理剤の処理槽外への溢出を完全に防止し、か
つ粒状処理剤を流動床に自動的に帰すようにして
いる。

なお、分離した汚泥を含む処理水は、排水口１
３から取出し、このあと沈降分離槽、あるいは浮
上分離槽等によつて処理したあと、清澄水として
流出し、汚泥は余剰汚泥として取出す。場合によ
つては、返送汚泥として利用してもよい。また曝
気槽と流動床とを循環する方法をとる場合は、排
出口１３より流出した汚泥混合溶液をそのまま曝
気槽へ戻し、曝気槽のあとに固液分離のための沈
降又は浮上槽を設けるようにすればよい。また、
流動床部の上述した散気管の代りに同じ位置に複
数個の撹拌装置を設けて、全体としての施回流が
起きないようにして上層部に乱流を作つてもよい
し、更に、散気管の代りに加振装置９として超音
波発振器を取付けて処理剤４と生物汚泥との離脱
を行なうようにしても同様の効果が得られること
はいうまでもない。

以上のように、この考案装置では、粒状処理剤
を充填した処理槽内に加振装置を収納し、この加
振装置より上部に粒状処理剤と生物汚泥との離脱
および剥離処理剤の流動床への返送を行なう離脱
領域、及びこの領域上部に被処理水の流速が粒状
処理剤を充填した部分より小さくなる静流分離部
を設け、加振装置、離脱領域及び静流分離部から
なる三段構造としているので、粒状処理剤の処理
槽外への溢出を完全に防止することができるとと
もに、未剥離のフロツク化粒が繰返し剥離プロセ
スにさらされることになり、粒状処理剤の密度お
よび活性生物汚泥濃度を一定に保持でき、しかも
処理剤の補充を必要とせず、かつ定常状態に近い
流れを行なわせることができるという効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は何れも従来の流動床式生
物処理装置を示す断面図、第３図はこの考案の一
実施例を示す断面図である。 図中３は処理槽、４は処理剤、９は加振装置、
１０は曝気エリア、１１は静流分離部、１２は間
隙である。なお、図中同一符号は同一または相当
部分を示す。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 内部に粒状処理剤が充填された流動床を有し
   下部から上部に向つて被処理水が流通させられ
   る処理槽、上記処理槽内の所定位置に収納され
   上記所定位置より上部を混合する加振装置、上
   記処理槽の上部に設けられ、上記処理槽の内径
   より大きな内径を有し、上記被処理水を下部か
   ら上部に向つて流通させるとともに上記加振装
   置により混合し、上記粒状処理剤と生物汚泥と
   の離脱を行うとともに、上記生物汚泥が離脱さ
   れた粒状処理剤を上記流動床へ沈降させる離脱
   領域、上記処理槽の一部であつて、上記離脱領
   域の上部外周に配設され、上記被処理水の流速
   を上記流動床における流速より小さくし上記粒
   状処理剤の溢出を調整する静流分離部を備え、
   上記粒状処理剤の密度および活性生物汚泥濃度
   を一定に保持し得るようにしたことを特徴とす
   る流動床式生物処理装置。 (2) 粒状処理剤として砂礫を用いたことを特徴と
   する実用新案登録請求の範囲第(1)項記載の流動
   床式生物処理装置。 (3) 加振装置として曝気装置、または撹拌装置、
   あるいは超音波発振装置を用いたことを特徴と
   する実用新案登録請求の範囲第(1)項記載の流動
   床式生物処理装置。