JPS63130192A - 廃水処理装置 - 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】 【発明の属する技術分野】

本発明は微生物を利用して廃水を浄化する装置と砂濾過
装置とを組み合わせて水処理を行なう廃水処理装置に関
する。

【従来技術とその問題点】

下水や生活排水のような有機物を多く含む排水は一般に
微生物を利用した活性汚泥法もしくは回転板接触法など
による廃水処理が広〈実施されている。これらの処理方
法では通常処理過程の後段に最終沈澱池を設置して固液
分離を行なうことにより処理水が得られる。しかしこの
ような処理で得られる処理水中には浮遊物質（以下ＳＳ
と略称する）が１０〜２０ｍｇ／Ｊ程度含まれており、
このＳＳを除去してより高度な水質とするために、上記
の処理水をさらに砂濾過装置で濾過することも行なわれ
ている。 砂濾過装置は大別して加圧式と重力式の二つの方式があ
り、いずれも広く採用されている。これらの方式はそれ
ぞれ特徴をもち、加圧式は濾過速度は大きいが装置と操
作が複雑なものとなり、重力式は装置と操作は簡単であ
るが、加圧式に比べて濾過速度は小さい、前述の最終沈
澱池に接続される砂濾過装置として、ここでは重力式の
ものを用いた場合の廃水処理について述べる。 以下量も一般的な活性汚泥法と砂濾過を組み合わせた水
処理装置について第２図を参照して説明する。第２図は
活性汚泥法と砂濾過を組み合わせた水処理装置の各タン
クの配置関係と水の流れを系統的に示したフローシート
である。第２図中水の流れと汚泥の流れる方向を実線の
矢印で表わし、水の種別を符号を付して記入しである。 この装置系は代表的な固液分離装置である最初沈澱池２
．エアレーシッンタンク３．最終沈澱池６、砂濾過槽８
および逆洗清水槽１０がこの順に配置され、これらの間
が配管により接続されている。 第２図のフローにしたがって廃水処理過程を述べると、
まず下水や生活排水のような廃水１は最初沈澱池２に流
入し、ここで粗大ＳＳが沈澱し底部から除去されて、廃
水１は次にエアレーシッンタンク３に流入する。エアレ
ーシッンタンク３には点線の矢印で示した空気４が散気
管５を通して送られており、好気的条件のもとにエアレ
ーションタンク３内の活性汚泥により廃水１は浄化処理
される。この処理が終了した活性汚泥はついで最終沈澱
池６へ流入し、ここで重力沈降により主として微生物で
構成されている活性汚泥が分離され、二次処理水７が送
り出される。このとき最終沈澱池６の底部から、微生物
の増殖した分だけ汚泥が廃棄され、一定量の活性汚泥は
エアレーションタンク３へ戻される。 以上が活性汚泥法による水処理過程であるが、このよう
にして得られた二次処理水７には最終沈澱池６で除去さ
れなかった活性汚泥の小さなフロックが】Ｏ〜２０ｍｇ
／ｊ程度含まれてお程度−れを除去してさらに高度な水
質とするために、砂濾過槽８を用いて二次処理水７が浄
化される。すなわち、二次処理水７は砂濾過槽８に流入
し、濾過砂層９を通過する過程で大部分のＳＳが除去さ
れる。濾過砂層９は重力式の砂濾過装置では濾過砂層９
の種類により単層式と２層式のいずれかが用いられるが
、ここでは例えば直径・２〜３ｔｓの粗い濾過砂を使用
して濾過砂層９を厚くした単層式とする。 砂濾過槽８を通過した二次処理水７は最後に逆洗清水槽
１０を経て三次処理水１１となる訳である。砂濾過によ
るＳＳ除去率は約８０％であり、三次処理水１１のＳＳ
は２〜４ｍｇ／ｌである。 ところで以上のような濾過を継続して行くと、除去され
たＳＳによって濾過砂層９が目詰りし、水の流れが悪く
なって砂濾過槽８の内部で水位が上昇するようになる。 そこで砂濾過槽８の一定の水位以上になったとき濾過砂
層９に捕捉されているＳＳを除去する操作すなわち逆洗
が必要となる。 この逆洗を行なうために、砂濾過槽８には第１のバルブ
１２を介して逆洗ブロワ１３が付設され、逆洗清水槽１
０には第２のバルブ１４を介した砂濾過槽８からの流水
経路のほかに、逆洗清水槽１０内に置かれた逆洗ポンプ
１５から第３のバルブ１６を介して砂濾過槽８に通ずる
流水経路が付設されている。 この水処理装置系における逆洗の指令は、砂濾過槽８内
に設置された図示してない水位計またはタイマからの信
号によってなされ、逆洗は次の手順にしたがって行なわ
れる。 ■第２のバルブ１４を閉じ、第１のバルブ１２を開き、
逆洗ブロワ１３を起動させて点線の矢印で示した空気１
７を砂濾過槽８へ吹き込む。 ■第３のバルブ１６を開き、逆洗ポンプ１５を起動させ
、逆洗清水槽１０から逆洗水すなわち三次処理水１１を
約１０数分間砂濾過槽８へ送る。 ■逆洗ブロワ１３を停止し、第１のバルブ１２を閉じる
。 ■逆洗ポンプ１５を停止し、第３のバルブ１６を閉しる
。 ■第２のバルブ１４を開き、定常的な濾過が再開される
。 以上が逆洗シーケンスに基づく作動であるが、このとき
に発生するＳＳを多量に含む逆洗排水１８は砂濾過槽８
に設けられた集水トラフ１９に集められて、最初沈澱池
２に送られ再処理されるのが普通である。 さて、この水処理過程かられかるように多量の水を必要
とする逆洗には三次処理水１１を逆洗清水槽１０に貯留
して利用しており、二次処理水７の濾過過程は前述のよ
うに重力式であるから、逆洗清水槽１０の水位を濾過砂
層９の高さより低い位置に保っておかないと水の流れが
進行しない、ここで問題となるのは三次処理水１１の水
位を下げるために、逆洗清水槽１０と砂濾過槽８の床面
に高低差をつけること、例えば逆洗清水槽１０の底面を
床面より低くなるように設置することは、費用の点をは
じめとして様々な困難を伴い、したがって逆洗清水槽ｌ
Ｏに十分な量の三次処理水１１を貯留し、しかもその水
位を下げるには逆洗清水槽１００面積を拡げ、高さを低
くして水量を確保しなければならないことである。その
結果逆洗清水槽ｌＯの設置面積は砂濾過槽８の設置面積
の実に３〜５倍にも達する。このことから、この種の水
処理装置の占める全体の設置面積は必然的に大きくなる
傾向をもっている。しかも逆洗は通常１日に１〜２回程
度行なうものであり、そのために逆洗清水槽１０が砂濾
過槽８に対して３〜５倍の設置面積を必要とし、水処理
装置全体を大がかりなものとすることは、経済性だけで
なく種々の大きな問題となっている。 また以上のような活性汚泥法と砂濾過を組み合わせた水
処理装置のほかにも回転板接触法と砂濾過を組み合わせ
た水処理装置についても当然のことながら同様の問題が
ある。 したがってこれら水処理装置に対して逆洗清水槽の設置
面積を縮少するかまたは逆洗清水槽自体を省略して全体
をコンパクトにまとめた水処理装置とすることが強く望
まれている。

【発明の目的】

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目
的は微生物を利用した廃水処理装置と砂濾過槽とを組み
合わせ、しかも逆洗清水槽を付設することなく、必要に
して最少の占有面積を有する水処理装置を提供すること
にある。

【発明の要点】

本発明は微生物を利用した水処理法として固定床法を採
用し、と（に沈澱池一体型嫌気性固定床の高いＳＳ除去
能力と、好気性固定床の低い余剰汚泥発生特性に着目し
たものであり、まず廃水を沈澱池一体型嫌気性固定床で
処理し、重力沈降と嫌気性消化を行なわせてここから流
出する水中のＳＳを低濃度に保ち、次に好気性固定床で
処理して水質の向上とさらにＳＳを低減させて二次処理
水とした後、これを砂濾過処理して良好な三次処理水と
するとともに、好気性固定床をもつ生物反応槽内に逆洗
ポンプを設置してこの好気性生物反応槽内の二次処理水
を砂濾過槽の逆洗用水として使用することにより、逆洗
清水槽を設置することなく、嫌気性生物反応槽、好気性
生物反応槽、砂濾過槽をこの順に配置して従来より占有
面積の小さい廃水処理装置としたものである。

【発明の実施例］ 本発明者らは、沈澱池一体型嫌気性固定床と好気性固定
床を組み合わせた水処理プロセスの開発を遂行してきた
が、この研究過程において好気性固定床による二次処理
水のＳＳがほぼ３０ｔａｇ／ｌであることがわかり、こ
の二次処理水を砂濾過処理することにより極めて良好な
水質が得られると同時に、この二次処理水を砂濾過槽の
逆洗用水として使用してもなんら問題はないという着想
のもとに本発明の水処理装置を構成することができた。 以下本発明の廃水処理装置を実施例に基づき説明する。 第１図は本発明の廃水処理装置を第２図に做うて示した
フローシートであり、第２図と共通する部分を同一符号
で表わし、第２＠同様水の流れを実線の矢印、空気を点
線の矢印で示しである０本発明の廃水処理装置は最初沈
澱池２ａと沈澱池一体型嫌気性固定床２０を備えた嫌気
性生物反応槽２１．好気性固定床２２を備えた好気性生
物反応槽２３および砂濾過槽８をこの順に配置してあり
、装置構成として第２図と異なる最も特徴的な点は、逆
洗清水槽を設置してないことと、逆洗ポンプ１５が好気
性生物反応槽２３の中に置かれていることである。 第１図のフローにしたがって廃水処理過程を述べると、
まず下水や生活排水などの廃水１は嫌気性生物反応槽２
１の底部に位置する最初沈澱池２ａへ流入し、次に嫌気
性固定床２０に流れこむ、嫌気性固定床２０は貝殻１多
孔性セラミツクもしくは不織布などからなる微生物担体
に嫌気性微生物が固定化された構造となっており、この
嫌気性固定床２０の空隙を廃水ｌが上昇して行く過程で
固定化された嫌気性微生物により浄化処理される。ここ
でＳＳの除去過程について見ると、廃水１中のＳＳは最
初沈澱池２ａにおいて粗大ＳＳが除去されるが、沈澱池
一体型嫌気性固定床２０の場合は、最初沈澱池２ａの水
面積負荷が１０〜２０ＩＩ３／ｌｌ！・日程度であり、
第２図に示した通常の活性汚泥法における最初沈澱池２
の水面積負荷の３０〜５０％とするため、ＳＳ除去率は
活性汚泥法の場合に比べてかなり高い。 そして微細ＳＳを含む廃水１は嫌気性固定床２０内を上
昇するが、この過程においても微細ＳＳは嫌気性固定床
２０内に固定されている嫌気性生物膜に吸着捕捉される
ためＳＳ除去が一層進行することになる。かくして嫌気
性生物反応槽２１から出て行く水のＳＳ濃度は４０〜１
０ｍｇ／ｌとなり、嫌気性生物反応槽２１に流入する前
の廃水１中のＳＳ濃度約２００　Ｂ／　ｊ！に対して２
０〜３５％まで低減する。またこの時点におけるＢＯＤ
は６０〜８０ｍｇ／ｊ！であり、同様に廃水１の約２０
０　ｍｇ／　ｌに対して３０〜４０％となるまで浄化さ
れる。 嫌気性生物反応槽２１で処理された水は、次いで好気性
生物反応槽２３へ流入し、ここでは反応槽２３内に空気
４ａが散気管５ａを通して散気され、好気的条件で水処
理がなされる。すなわち、プラスチックシートやプラス
チックネットの表面に好気性微生物が付着生育している
好気性固定床２２により浄化処理が行なわれる。このよ
うな処理に歓りＳＳはさらに減少して、好気性生物反応
槽２３から出る二次処理水７中では２０〜４０ｍｇ／ｌ
となる。−最に好気性固定床を用いるときは、槽内の微
生物の生態系が複雑であり、高等生物が出現しやすくな
るため、生物相互の食物連鎖が発達し、その結果として
活性汚泥法に比べて増殖による余剰汚泥の発生量が少な
いことが知られており、本発明の場合も好気性固定床２
２による二次処理水７中に含まれるＳＳも少なく、嫌気
性生物反応槽２１で処理された水のＳＳ濃度に比べてほ
ぼ６０％となるのである。 またＢＯＤは２０〜３０■ｇ／ｌとなる０以上の処理に
おける各プロセスの水の滞留時間は嫌気性生物反応槽２
１に１２〜２４時間、好気性生物反応槽２３において２
〜３時間である。 二次処理水７は次に砂濾過槽８を通過し砂濾過された三
次処理水１１として放流される。前述したように砂濾過
槽８は重力式であり、高さは約５ｍ。 単層の濾過砂Ｎ９の高さは砂利などの支持部も含めてほ
ぼ２ｍである。このような砂濾過槽８へ濾過速度１５０
〜２００ｍ／日の条件で二次処理水７を流入させると、
約８０％のＳＳ除去率が得られ、三次処理水１１のＳＳ
は５〜ｌｏｎｇ／Ｊとなり、ＢＯＤも５〜１０ｍｇ／β
に低減される。このようにして放流してもなんら問題の
ない三次処理水１１が得られるが、前述のように砂濾過
過程では濾過砂層９に目詰りが生ずるので逆洗が必要と
なり、本発明における濾過速度１５０〜２００ｍ／日、
二次処理水７のＳＳが２０〜４０Ｉ１ｇ／ｊ！の場合、
１日に２回程度の逆洗を行なわなければならない、逆洗
シーケンスは本発明の場合も第２図で説明したのとほと
んど同じであるが、逆洗の手順は次のごとく行なわれる
。 ■第２のパルプ１４を閉じ、第１のパルプ１２を開き、
逆洗プロワ１３を起動させて空気１７を砂濾過槽８へ吹
き込む。 ■第３のパルプ２４を開き、逆洗ポンプ１５を起動させ
、好気性生物反応槽２３から逆洗水すなわち二次処理水
７を約ｌＯ数分間砂濾過槽８へ送る。 ■逆洗ブロワ１３を停止し、第１のバルブ１２を閉じる
。 ■逆洗ポンプ１５を停止し、第３のバルブ２４を閉じる
。 ■第２のバルブ１４を開き、定常的な濾過が再開される
。 以上の逆洗操作が第２図の場合と異なるのは■の作動で
あって、本発明では逆洗清水槽１０をなくし、逆洗ポン
プ１５を好気性生物反応槽２３内に設置して逆洗水は二
次処理水７を用いているからである。なお二次処理水７
を逆洗水として用いると、逆洗直後の水質低下が心配さ
れるがこの砂濾過設備では逆洗直後約１０分間は若干水
質が悪化するものの、その後は定常に復帰するので影響
は小さく、また逆洗頻度が１日に僅か２回程度であるか
ら、全処理水に対して悪影響を及ぼすことはほとんどな
い。 この逆洗時に生ずる逆洗排水１８は集水トラフ１９に集
められて再処理されるが、その処理方法の一つは第２図
の場合と同様に、本発明でも最初沈澱池２ａに戻すこと
である。このとき短時間に相当量の逆洗排水１８が返送
されることになるが、逆洗排水量は嫌気性生物反応槽２
１の有効容量の３〜５％であり、本発明の装置系におけ
る水処理能力に与える影響も比較的小さい、また最初沈
澱池２ａに返送された逆洗排水１８の量だけ嫌気性生物
反応槽２１から好気性生物反応槽２３へ水が流れること
になるから、好気性生物反応槽２３の水位の低下を防ぐ
ことができる。 逆洗排水を処理するもう一つの方法として、逆洗排水中
には平均して１０００ｍｇ／　ｊ！程度のＳＳが含まれ
るので、図示してない汚泥処理装置、例えば汚泥濃縮槽
へ送るようにすれば、水処理システム全体の汚泥処理効
率を向上させることができる。 この場合はＳＳ濃度の低い汚泥濃縮槽の越流水を最初沈
澱池２ａに送ることによって好気性生物反応槽２３の水
位低下を防止する。なお逆洗排水を全く別系統で処理す
ることも考えられるが、このときは好気性生物反応槽２
３の水位が低下して、好気性固定床２２の上限位置より
低くなるのは生物膜保護の観点から好ましくないので、
あらかじめ好気性固定床２２の位置を下げておくか、も
しくは好気性生物反応槽２３の容量を少し大きくするな
どの対策を必要とする。 さらに本発明の装置の水処理フロー前段における嫌気性
生物反応槽２１は必ずしも沈澱池一体型の嫌気性固定床
２０とする必要はなく、これらを分離したフローとする
ことも可能であるが、この場合は最初沈澱池の水面積負
荷を小さくしてＳＳ除去率を高めるか、嫌気性固定床を
ＳＳ除去率の高い構造のものとするなどの配慮が必要で
ある。あるいは最初沈澱池を省略してこれに替わる固液
分離装置を設けて、以下同様の水処理フローとすること
も可能であり、具体的には例えば近年実用化されつつあ
る最初沈澱池代替用スクリーンを用いればよい、ただし
この最初沈澱池代替スクリーンのＳＳ除去率は４０％前
後であってあまり高くないから、次工程に用いられる嫌
気性固定床２２はＳＳ除去率の高い構造のものとするの
が望ましい、いずれにしろ、好気性生物反応槽２１へ多
量のＳＳを流入させないようにすることが本発明の装置
においては重要である。 以上第１図を参照して本発明の廃水処理装置について説
明してきたように、本発明では逆洗ポンプを好気性生物
反応槽内に設置して好気性生物反応槽内の二次処理水を
砂濾過槽の逆洗用水として用いた所に大きな特徴を有す
るものであり、このことは従来の通念とされていた砂濾
過した処理水を逆洗水として用いるという考え方を全く
打破し、砂濾過槽に流入する二次処理水を逆洗水とする
ことによって大きな設置面積を要する逆洗清水槽を設置
せずに済ませることができるという利点を有し、とくに
この装置は好気性生物反応槽に多量の二次処理水が存在
し、しかもそのＳＳ濃度が比較的低くなるような処理フ
ローを構成することによってはじめてその有効性が発渾
されるものである。 【発明の効果】 活性汚泥法と砂濾過を組み合わせた従来の廃水処理装置
は砂濾過槽の逆洗を行なうために占有面積の大きな逆洗
清水槽を要し、装置全体が大型になるのに対し、本発明
の廃水処理装置は実施例で説明したごと＜、微生物を利
用した廃水処理のフローを最初沈澱池−嫌気性固定床−
好気性固定床とし、これに砂濾過槽を組み合わせたもの
であり、嫌気性固定床と最初沈澱池とを一体とした嫌気
性生物反応槽を用いてＳＳを効率よく除去し、さらに好
気性固定床では余剰汚泥の発生量を低くおさえることが
できるから、好気性固定床によって処理された比較的Ｓ
Ｓの少ない二次処理水を、好気性生物反応槽内に必然的
に大量に確保することができる。したがって、この好気
性生物反応槽内の二次処理水を、砂濾過槽の逆洗水とし
て利用することが可能であり、逆洗ポンプは好気性生物
反応槽内に設置して効果的に逆洗を行なうことができ、
その結果砂濾過槽の３〜５倍もの設置面積を存する逆洗
清水槽を配置する必要がなく、従来より全体の占有面積
が小さく、設備費用を節減した高水質の得られる廃水処
理装置を実現したものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の廃水処理装置を説明するためのフロー
シート、第２図は従来の廃水処理装置のフローシートで
ある。 ｌ：廃水、２．２ａ：＠初沈澱池、４．４ａ、　１７：
空気、５，５ａ：散気管、７：二次処理水、８：砂濾過
槽、９：濾過砂層、１０：逆洗清水槽、１１：三次処理
水、１２：第１のバルブ、１３：逆洗ブロワ、１４：第
２バルブ、１５：逆洗ポンプ、１６．２４７第３パルプ
、１８：逆洗排水、１９：集水トラフ、２０：嫌気性固
定床、２１：嫌気性生物反応槽、２２：好気性固定床、
２３：好気性生物反応槽。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）固液分離装置、嫌気性固定床が設けられた嫌気性生
   物反応槽、好気性固定床を有し空気が導入される好気性
   生物反応槽、濾過砂層を備えた砂濾過槽をこの順に配置
   して有機性廃水を流通させることによりこの廃水を浄化
   処理するものであって、前記好気性生物反応槽内の処理
   水を逆洗水として前記砂濾過槽に流入させる逆洗ポンプ
   を前記好気性生物反応槽内に設置したことを特徴とする
   廃水処理装置。 ２）特許請求の範囲第１項記載の装置において、嫌気性
   固定床が沈澱池と一体構造となって嫌気性生物反応槽を
   構成していることを特徴とする廃水処理装置。