JPS644835B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、廃水の好気性生物学的処理装置に関
し、詳細には、好気的条件下で生物膜を利用し廃
水の生物学的浄化を行なう廃水処理装置に関する
ものである。 窒素化合物や他の有機物を含む有機質汚水の浄
化には、一般に生物学的方法が利用されている。 生物学的方法では有機物特にBOD成分が微生
物によつて酸化除去される。即ちアンモニア性窒
素は好気定条件下で硝化菌によつて硝酸性窒素或
いは亜硝酸性窒素に酸化（硝化）された後、嫌気
性条件下で脱窒菌の作用を受け窒素ガスに還元
（脱窒）除去される。 ところで好気性条件下でBOD成分の除去及び
硝化を行なう生物学的処理法としては、浮遊汚泥
による活性汚泥法が知られている。この方法では
処理水と浮遊汚泥を処理槽に入れ曝気下に両者を
接触させて酸化を行なつた後、混合物を沈降槽に
移し、汚泥を沈降分離する。上澄液はそのまま排
出するか或いは次の処理槽に導入し、沈降した汚
泥は引抜いて一部は元の処理槽に戻して再使用
し、残りは余剰汚泥として廃棄する。この方法で
は処理速度が極めて遅く長時間を要する為、大量
の廃水を処理対象とする場合は大容量の設備が必
要となる。またいわゆるバルキングと称される現
象を起こして汚泥の沈降が悪くなり、汚泥が処理
水と共に流出して処理水質が低下し、ひどい場合
には処理槽内の汚泥が無くなつて生物学的処理自
体が進行しなくなるという問題もある。しかも酸
素吸収効率が低いから好気条件を維持する為には
大量の空気を吹込まなければならず、動力費がか
さむという問題も指摘されている。 他方、前記活性汚泥法以外の生物学的処理法と
して生物膜方式があり、これに属する方法として
散水床法、浸漬床法、回転円板法等がある。
これらの方法は、処理槽内に充填されたプラスチ
ツク製充填物、ハニカムチユーブ、固体粒子或い
は円板等の充填物表面に微生物膜を形成し、これ
によつて廃水を浄化する方法であり、活性汚泥法
の様に汚泥を返送する必要がなく、且つバルキン
グを生じないから維持管理が容易である等の利点
がある。しかしこれらの方法には、槽容積当り
の生物膜面積が比較的小さく処理能力が低い、
被処理水中のSS成分及び生物膜媒体より剥離し
た微生物膜が処理水と共に槽外へ流出する為、別
途固液分離操作が必要になる、等の欠点がある。 本発明者等は上記の様な事情に着目し、生物膜
方式で指摘されている処理能力の低さ及び処理水
質の悪さ等を解決すべく研究を行なつた結果、第
１，２図に示す様な装置を使用することによつて
上記の目的が達成されることを知り、先に特許出
願を行なつた。 即ち第１図は先願発明に係る処理装置の概略断
面図、第２図は要部破断見取り図で、処理槽１の
底部には処理水を集めるだけでなく逆洗水及び曝
気用空気を処理槽１全体に分散させる為の集水・
空気導入装置５が配置され、その上部には支持層
４が、又更にその上方には充填層３が配置されて
いる。充填層３には、生物膜を付着させる為の微
細な固形粒子と、該粒子よりも相当大きな充填材
とが均一に混合充填されている。そして処理槽１
の底部適所には淵部１４が形成されており、その
下方壁面に処理水排出口１５を設けると共に、集
水・空気導入装置５へ空気を供給する為の空気配
管７を設ける。尚第１図の１０は充填層３を逆洗
するときに使用する逆洗ポンプ、１３はバルブを
示し、１１は逆洗水の排出管路を示す。 この装置による廃水処理手順は次に説明する通
りである。 まずBOD成分や窒素成分等を含む廃水を原水
配管２から処理槽１内へ流入させると共に、配管
７から集水・空気導入装置５を通して空気を槽１
内に送り込み、充填層３を好気性雰囲気にする。
廃水が充填層３を通過する過程で固体粒子の表面
に廃水中のBOD成分等が付着生育し、BOD成分
酸化菌や硝化菌等の好気性微生物が増殖され、順
次充填層３を流下してくる廃水中のBOD成分等
は上記好気性微生物膜の作用で分解除去され、ア
ンモニア性窒素や有機性窒素はNO₃−ＮやNO₂
−Ｎまで酸化される。この様にして浄化された処
理水は、集水・空気導入装置５及び排出口１５を
経て取り出される。 尚、充填層３に微細な固形粒子のみを充填した
場合には微生物膜の有効面積を大きくすることが
できるので脱落微生物膜の過効率も高いが、充
填層３の空隙率が小さい為に空気が充填層全体を
均等に上昇せず、局部的に嫌気性雰囲気が形成さ
れて浄化効率が低下する他、充填層内の目詰りが
起こり易いので逆洗を頻繁に行なう必要がある。
これに対し微細な固形粒子と粗大な充填材との均
一混合物を充填材料として使用すると、十分な表
面積を確保しつつ充填層の空隙率を高めることが
でき、廃水と空気の短絡流が防止されて嫌気性雰
囲気の形成が阻止されると共に気泡の成長も防止
されるから、処理効率が高まる。しかもこの充填
層は目詰りを起こし難いので逆洗回数を減少し得
ると共に逆洗効率も高めることができる。等の特
徴を得ることができる。 ところで、この様な先願発明の方法では、処理
槽１の水位と流出水位との水頭差によつて廃水が
充填層内を流下するが、処理時間が経過するにつ
れて充填層３内の目詰りが進行して損失水頭が増
大し槽１内の水位が上昇するので、処理槽１を高
くして充填層３の上部に充填層３と同程度の高さ
の空間を設けるのが一般的である。従つてこの空
間を有効利用すれば、先願発明で得られる処理効
率を高め得ると考えられる。 本発明は上記の着想を生かし、先願発明で充填
層の上方に形成される空間を有効に活用して処理
効率を高めるべく更に研究の結果完成されたもの
であつて、その構成は、処理槽の上部に廃水導入
部、下部に処理水排出部を設けた廃水の生物学的
処理装置であつて、処理槽内には上部から充填材
層、充填材と固形粒子との混合充填層及び支持層
を順次形成すると共に、該支持層の下側には処理
水集水装置及び空気導入装置を設けてなり、固形
粒子として粒径が0.2〜10mmのものを、充填材と
して該固形粒子よりも十分に大きな粒径のものを
夫々使用したところに要旨が存在する。 本発明では、第１，２図で説明した先願発明に
係る装置の充填層上部に形成される空間に比較的
粗大な充填材を装入し、この部分でも散水床や
浸漬床と同様の原理で廃水の浄化を行ない、そ
の下部に位置する充填層（混合充填層）における
負荷を低減すると共に処理効率を高めたもので、
先願発明の特徴を更に増進している。 以下実施例を示す図面に基づいて本発明の構成
及び作用効果を説明するが、下記は代表例であつ
て本発明を限定する性質のものではなく、前・後
記の趣旨に適合し得る範囲で処理槽本体の形状や
構造を変更したり、集水装置や空気導入装置の構
成、各充填層の厚さ、或いは処理水等の配管を変
更することは自由であり、それらはすべて本発明
技術の範囲に含まれる。 第３図は、本発明の実施例を示す概略縦断面説
明図で、基本的な構成は第１，２図に示した先願
発明の装置と同一である。即ち縦長の処理槽１に
は最下端部を淵部を形成して処理水排出口１５及
び曝気用空気配管７を設けると共に、底面に集
水・空気導入装置５を敷設し、その上に支持層４
を形成する。そして該支持層４の上に、微細な固
形粒子と粗大な充填材の均一混合物からなる混合
充填層３を形成するが、ここで使用する固形粒子
の粒径は0.2〜10mmの範囲のものを選択すべきで
あり、また充填材は該固形粒子よりも十分大きな
粒径のものを使用する。しかして固形粒子の粒径
を前述の範囲に定めた理由は、空気の拡散性、微
生物膜の有効表面積、処理効率、過効果等を同
時に満足させる為であり、0.2mm未満の微細物で
は空気の拡散性及び処理効率が低下し、一方10mm
を越えると微生物膜の有効表面積が不十分になる
と共に過効果も乏しくなり、何れも本発明の目
的を達成できない。また充填材は空気の拡散性を
高めると共に処理効率及び逆洗効率を高める作用
があり、上記固形粒子よりも十分に大きなもので
あればよく、粒径を特定することは困難である
が、最も好ましい粒径は25〜300mm、特に好まし
いのは60〜300mmであり、処理槽１の大きさや併
用する固形粒子の粒径等を考慮しつつ上記粒径範
囲のものから選択するのがよい。上記固形粒子と
充填材は均一に混合して充填することが不可欠の
要件であり、混合が不十分であると空気及び原水
が充填材の片寄つた部分に集中し、浄化効果が極
端に低下すると共に逆洗効率も低下する。また両
者の混合比率は特に限定されないが、充填材を見
掛け容積で混合充填層３の容積の50〜100％充填
するのが好ましい。混合充填層３の空隙率は両者
の配合比率によつて変わるが、固形粒子（砂の場
合）単独では50％程度、充填材単独では70〜95％
程度であるから、空気の拡散性、生物学的処理効
果、過効果等を考慮しつつ、上記単独のものの
空隙率の間の値に設定される。実際の充填に当つ
ては一度に均一な混合充填層３を形成することは
困難であるので、ある程度しきつめた充填材の上
に固形粒子を装入して水又は空気等で充填材の隙
間に固形粒子を均一に充填し、この操作を繰り返
し行なつて一定厚さの混合充填層３を形成するの
がよい。 上記固形粒子としては、砂、アンスラサイト、
高炉スラグ、プラスチツク製粒子等従来から知ら
れたすべての充填材料を使用することができ、そ
の形状も球形に限定される訳ではなく、ペレツト
状、短柱状、破砕のままの異形状等すべてを使用
できる。また充填材も、気液接触装置等に利用さ
れるウシヒリング、レツシング状充填物等の種々
のタイプの充填物、パイプ、球体、下定形砂利、
種々の格子状挿入物等がすべて使用できる。 更に本発明では上記混合充填層３の上に形成さ
れる空間に、前記した様な充填材を単独で充填し
て予備処理用充填層１６を形成する。ここに充填
される充填材は、前記混合充填層で使用した充填
材と同程度の比較的粗大なものとし、その充填高
さは、前記空間の逆洗時における水位近傍までと
する。 更に、この予備処理用充填層１６の上部には、
該充填層１６に万偏なく廃水を散布し得る様に散
水ノズル６′を設けると共に、逆洗水排出管１１
を接続する。 この装置を用いて廃水処理を行なうには、廃水
を散水ノズル６′から処理槽１内へ供給しつつ、
空気配管７から淵部１４及び集水、空気導入装置
５を経て槽内へ空気を導入するが、廃水の流入速
度はその水面ｌが予備処理用充填層１６の間にく
る様に調整する。その結果、水面ｌよりも上方部
の充填層１６ａでは散水床法の原理で、また水
面よりも下方部の充填層１６ｂでは浸漬床法
の原理で、夫々廃水中のBOD成分及び窒素成分
の一部が除去された後混合充填層３に至る。そし
て該充填層３では残りのBOD成分が分解除去さ
れ、アンモニア性窒素及び有機性窒素はNO₃−
Ｎまで酸化される。また廃水中に含まれるSS成
分及び固形粒子表面で増殖し剥離した微生物膜
も、混合充填層３の過作用によつて除去され
る。該充填層３及び支持層４を通過し浄化された
処理水は、集水・空気導入装置５で集水され、排
出口１５、バルブ１２を経て処理水貯槽２に貯留
された後、該貯槽２からオーバーフローした処理
水は配管９から順次系外へ排出される。 上記の処理を継続するとSS成分等が充填層３
内に補促されて損失水頭が増大し、水位が徐々に
上昇すると共に、浄化効率も低下してくる。従つ
て水面が予備処理用充填層１６の上端に達した時
点で散水ノズル６′からの給水を停止し逆洗を行
なう。逆洗は、バルブ１２を閉めバルブ１３を開
いて逆洗ポンプ１０を作動させ、処理水を処理槽
１の下部に送入すると共に、逆洗用空気を配管７
から吹込み、逆洗排水を配管１１から排出するこ
とによつて行なう。この逆洗によつて混合充填層
３及び予備処理用充填層１６に付着したSS成分
及び微生物膜は除去され、各充填層３及び１６は
当初の浄化効果を回復する。また逆洗終了後通水
を再開したときは、損失水頭が減少しているので
水位は逆洗前よりも降下し、通水開始時と同程度
の水面高さとなる。従つて所定時間毎に通水と逆
洗を繰り返すことによつて廃水を連続的に処理す
ることができる。殊に本発明では混合充填層３の
上部に予備処理用充填層１６を設けて廃水中の
SS成分等の一部を除去し、混合充填層３にかか
る負荷を低減しているから、混合充填層３におけ
る生物学的浄化効果が最大限有効に発揮されると
共に、SS成分等の目詰りも抑制されるから逆洗
頻度も少なくすることができ処理効率も向上す
る。更に予備処理用充填層１６は、混合充填層３
の上部に必須的に設けられる空間を利用しこの部
分に充填して形成するものであるから、処理槽１
自体が大型化する恐れもない。 尚第３図に示した支持層４は、混合充填層３内
に充填されている固形粒子が集水・空気導入装置
方向へ漏れ出さない様にする為のもので、通常の
砂過池等に使用される砂利等を用いればよい。
また集水・空気導入装置５としては、神鋼フアウ
ドラー(株)の開発したＡ／Ｗ式レオポルドブロツク
タイプのものを使用しており、これは処理槽の下
面全域から空気を送給し得る点で最も有効である
が、勿論これに限定される訳ではなく、有効ブロ
ツク式、多孔板式、ボイラー式、Ｔ型ブロツク
式、ストレーナ式等の集水装置を使用することも
でき、また支持層等に別途空気吹込み管を設け、
集水装置とは別の位置から曝気用空気を送給する
ことも可能である。 次に実施例を挙げて本発明の効果を明確にす
る。 実施例 １ 実験用として直径200mm、高さ3500mmの処理塔
を使用し、下部に集水・空気導入装置を配置し、
その上に粒径２〜20mmφの砂利を充填して支持層
とした。この上部に、固形粒子として粒径0.4〜
３mmφの砂、充填材として25mmφのレツシング充
填物を夫々使用し、該充填物が見掛け容積で100
％充填してその隙間に固形粒子を充填した（レツ
シング状充填物を40充填した後隙間を固形粒子
で埋める）。該混合充填層の高さは1300mmとなつ
た。この混合充填層の上に、上記レツシング状充
填物（40）のみを装入して予備処理用充填層
（高さ1300mm）を形成した。 この処理塔を使用し、BOD成分124〜169mg／
とSS成分82〜107mg／を含む下水１次処理水
を、下記の条件で処理した。 処理水量：2.7m³／日 LV：86ｍ／日 SV（混合充填層）：2.8 １／日 BOD負荷（混合充填層）：8.2〜11.2 空気量：3.4Nm³／日 空気量／処理水量：1.3 処理水温：15〜19℃ 逆洗回数： 3回／日 尚比較の為、予備処理用充填層を省略した他は
上記を同様にして浄化試験を行なつた。 結果を第１表に一括して示す。

【表】 第１表からも明らかな様に、比較法でも原水中
のBOD成分及びSS成分を大幅に低減できるが、
本発明であればBOD含有率を更に低くすること
ができ、処理水のBOD含有率は常に15mg／以
下の低い値が得られる。尚本実施例ではBOD負
荷を8.2〜11.2Kg／m³・日とした場合のデータで
あるが、比較法で本発明法と同程度の処理水
BOD値を得ようとすると、BOD負荷を7.5Kg／
m³／日以下にしなければならないことが確認され
た。

【図面の簡単な説明】

第１，２図は先願発明に係る処理装置を示す概
略断面説明図及び一部破断見取り図、第３図は本
発明の実施例を示す概略断面説明図である。 １……処理槽、２……処理水貯槽、３……混合
充填層、４……支持層、５……集水・空気導入装
置、６……廃水導入管、７……空気配管、１６…
…予備処理用充填層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 処理槽の上部に廃水導入部、下部に処理水排
   出部を設けてなる廃水の生物学的処理装置であつ
   て、処理槽内には上部から順に充填材層、充填材
   と固形粒子との混合充填層及び支持層を形成する
   と共に、該支持層の下側には処理水集水装置及び
   空気導入装置を設けてなり、前記固形粒子として
   粒径が0.2〜10mmのものを、又上記充填材として
   該固形粒子よりも十分に大きな粒径のものを夫々
   使用したことを特徴とする廃水の好気性生物学的
   処理装置。