JPH02135200A - 有機性排水の処理方法及びその装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、都市下水、産業排水などＢＯＤ成分、ＳＳ（
懸濁性固形物）を含有する有機性排水を生物膜濾過を組
み込んだ処理をする有機性排水の処理方法とその装置に
関する。

［従来の技術］ 生物膜濾過法は、粒状の濾材を充填した生物膜濾過床を
備え、濾過床の下部から空気を吹き込む散気手段が設け
られた槽内に、排水を流入させ、濾材の表面に着生して
いる好気性微生物の作用によって排水中のＢＯＤ成分を
生物学的に酸化分解する方法である。この方法は、濾過
床内での気液接触がよいために酸素溶解効率が高く、ま
た、ＢＯＤ成分の除去と同時にＳＳを除去する機能をも
有している。しかし、この方法においては、特に高ＢＯ
Ｄ、高ＳＳの排水を処理する場合には濾過床の目詰まり
が激しいなめ、頻繁に洗浄をに行わなければなす、その
都度除去操作を中断しなければならないと云う開門があ
る。

この濾過床の目詰まりを緩和させ、洗浄回数を減少させ
た技術が特開昭５８−４９４９２号公報に提案されてい
る。この技術は、生物処理機能とＳＳの捕捉機能を合わ
せ持つ生物膜処理工程を２段に分割し、排水中のＳＳと
ＢＯＤ成分の除去を各段に分担させて処理するものであ
る。第４図はこの技術の説明図である。第４図において
、この技術の装置は、浸漬濾過床４１を備えた第１工程
の処理槽と、深層濾過床４２を備えた第２工程の処理槽
が直列に配置されている。各処理槽の濾過床４１．４２
には粒状濾材が充填されており、第１工程の浸漬濾過床
４１に充填する濾材の粒径は第２工程の深層濾過床４２
に充填する濾材の粒径より大きくしである。そして、各
処理槽にはその下部にそれぞれ濾過床４１．４２に着生
している微生物に酸素を供給するための散気装置４３．
４４を備えている。但し、第１工程は嫌気性生物処理を
することもあり、この際には散気装置４３は停止する。

上記技術によってＢＯＤ成分及びＳＳを含有する有機性
排水を処理する場合、排水８は第１工程の浸漬濾過床４
１でＢＯＤ成分の一部及びｓｓの一部が除去される。こ
の第１工程の流出水４ｏに残存しているＳＳ及びＢＯＤ
成分は次の第２工程の深層濾過床４２で除去され、処理
水２３となって排出する。

そして、実施例にはＳ　Ｓ　１６０〜２６０ｍｇ／　４
、ＢＯＤ１４０〜３８０　ｍｇ／βの下水を処理した結
果が示されている。この実験は第１工程を嫌気性生物処
理にしており、実験条件は次のごとくで行っている。

第１工程（嫌気性濾過床） 濾材　　　１０〜１５止のプラスチック粒子充填高　　
２ｍ 通水速度　濾過床内滞留時間　４時間 （１２ｍ／日） 第２工程（深層濾過床） 濾材　　　３〜４　ａｍのアンスラサイト充填高　　１
．５ｍ 通水速度　ＬＯｍ／時　（２４０ｍ７日）実験結果によ
れば、第１工程におけるＳＳの除去率は４３〜５３％、
ＢＯＤの除去率は５７〜７９％になっている。また、濾
過未洗浄の必要頻度は、第１工程の濾過床は４８〜６０
時間に１回、第２工程の濾過床は３０〜４０時間に１回
であったことが記載されている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の従来技術は、濾過未洗浄の頻度を減少させること
ができる有用な技術ではあるが、処理時間（滞留時間）
を長く要するため装置が大型になり、また濾過未洗浄の
頻度もさらに減少させるべき必要性もある。

すなわち、従来技術は、生物処理機能とＳＳの捕捉機能
を合わせ持つ生物膜処理工程を単に２段に分割したもの
であり、ＢＯＤ成分の除去はすべて生物学的酸化分解に
よっているので、その処理時間は自ずと長くなり、特に
第１工程における濾過床内滞留時間は長時間を要してい
る。また、第１工程において、高ＢＯＤ、高ＳＳの排水
を生物学的酸化分解のみによって浄化すると、濾過床を
目詰まりさせる度合いが大きく、濾過未洗浄頻度が多く
なることは避けられない。そして、第１工程の濾過床に
は粒状濾材が充填されているか、粒状濾材は圧損が大き
いので目詰まりの度合いが大きく、高ＢＯＤ、高ＳＳの
処理用としては適当な濾材ではない。

本発明は、上記の問題点を解決し、処理時間が短く、濾
過床の洗浄頻度をさらに減少させて長時間の処理を継続
することができる有機性排水の処理方法及びその装置を
提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、本発明の方法は、耐水性
繊維を不織に形成し且つ通水時における空隙率が実質的
に変化しない繊維濾材が充填されている濾過床に有機性
排水を通水してＳＳ及びＳＳ性ＢＯＤ成分を捕捉する濾
過工程と、この濾過工程の流出水を粒状濾材が充填され
ている濾過床に通水するとともに酸素含有ガスを導入し
、主としてＢＯＤを除去する生物処理工程よりなってい
る。

また、本発明の装置においては、耐水性繊維を不織に形
成し且つ通水時における空隙率が実質的に変化しない繊
維濾材が充填された濾過床を備えた濾過槽と、この濾過
槽と流路によって接続され、粒状濾材が充填された濾過
床を備え、この濾過床の下方又は内部に酸素含有ガスを
供給する手段を備えた生物膜濾過槽よりなっている。前
記繊維濾材を形成する耐水性繊維としては、ポリ塩化ビ
ニリデンなどのプラスチック繊維あるいはステンレス鋼
などの金属線を使用する。また、前記粒状濾材としては
、アンスラサイト、粒状活性炭、プラスチック粒、軽量
骨材、膨張頁岩などで、任意の形状のものを使用する。

［作用］ 本発明は、排水中のＳＳ及びＳＳに含まれ微生物による
浄化速度が比較的遅いＢＯＤ成分（ＳＳ性ＢＯＤ成分）
を物理的又は物理化学的に捕捉する濾過と、微細なＳＳ
及び主としてＢＯＤ成分を除去する生物膜濾過を組み合
わせた有機性排水の処理方法及びその装置であり、前段
の濾過処理で、排水中のＳＳ及びＳＳ性ＢＯＤ成分の多
くを除去した後、この流出水を生物膜濾過によって処理
するものである。このため、処理工程別の機能が明確に
分担され、それぞれの処理工程を効率よく行うことがで
きる。すなわち、前段の濾過処理においては、単に濾過
機能だけを効率よくおこなってＳＳ及びＳＳ性ＢＯＤを
できるだけ後段の生物膜濾過処理に持ち込ませないよう
にする。この際、前段の濾過処理では生物学的処理操作
を伴わないので、処理時間は短時間でよく、また濾過床
の目詰まりの度合いも小さく、長時間の濾過が継続でき
る。生物膜濾過処理においては、濾過処理されてＳＳ及
びＳＳ性ＢＯＤの大部分が除去された流出水を処理する
ので、そのＢＯＤ負荷は著しく軽減される。従って、濾
過床の目詰まりは少なくなり、長時間の処理が継続でき
る。

このように、短時間で処理ができ、且つ濾過床の目詰ま
りの度合いが小さく長時間の処理を継続できるのは、前
段の濾過処理が優れた特性を有するためである。本発明
の濾過処理においては、特殊な濾材が使用されている。

この濾材が前述した耐水性繊維を不織に形成し且つ通水
時における空隙率が実質的に変化しない繊維濾材であり
、多くの試験の結果に基づいて見い出したものである。

本発明者らが挙げた濾材の要件は次のごとくであり、本
発明で使用する繊維濾材はこの要件のすべてに叶ってい
る。

■濾過速度を大きくできる。

■ＳＳの除去効率が高い。

■圧損が小さい。

■濾過継続できる時間が長い。

（目詰まりがしにくい） ■ＳＳの捕捉量が多い。

この繊維濾材は空隙率が粒状濾材に比べ非常に大きく、
従って、この繊維濾材を充填した濾過床の圧損は極めて
小さい、しかも、後述のごとく、ＳＳの除去効率を損な
うことがないと云う特性を有する。

この繊維濾材は空隙率が８０％〜９９．５％程度のもの
が使用される。この空隙率は、通水中に圧縮されて圧損
が上昇したり目詰まりの度合いが大きくなく、且つＳＳ
の除去率が良好であることを前提にして決定した。一般
に、粒状濾材の空隙率は、アンスラサイトなどが４５〜
５５％程度、ラシヒリングなどの成形品が６５〜７５％
程度であるが、本発明で使用する繊維濾材はこれらの粒
状濾材よりも空隙率が大きく、しかも、高いＳＳの除去
効率を得ることができる。空隙率８０％は、高ＳＳ濃度
の排水の濾過においても目詰まりの度合いが小さい下限
であり、空隙率が９９．５％を超えるとＳＳの除去率が
不十分となり濾材としての機能が不足する。

生物膜濾過処理で使用する粒状濾材は、排水中のＳＳ濃
度および粒径分布などによって、適当な粒径のもの選定
して使用されるが、通常２〜１０ｌ璽程度のものを用い
る。

［実施例］ 第２図は本発明において使用する繊維濾材を模式的に示
した説明図である。この繊維濾材３０は耐水性繊維３１
を曲げ加工して弾性体にし、この加工された耐水性繊維
３１を結合剤で被覆結合し、三次元の網目様の構造にし
て不織に形成したものである。繊維濾材３０を構成する
耐水性繊維３１の径は１００デニール（約０．０９１１
１ｍ）〜１００００デニール（約０．９１＋ｕ）の範囲
である。そして、繊維濾材３０の空隙率は前述のように
８０％〜９９．５％の範囲で選定する。

繊維濾材３０を構成する耐水性繊維３１の径は濾材選定
実験の結果を基に次のように決定した。

充填した繊維濾材３０は通水中に圧縮されて減容される
ことがあれば、空隙率が減少して処理性能が変わるので
好ましくない、このため、耐水性繊維３１は、繊維濾材
３０が通水時に実質的に圧縮されないだけの強度を有す
る必要があり、この条件に適合する耐水性繊維３１の径
は約１００デニール以上が必要となる。しかし、あまり
太くなると、濾材単位容積当たりの濾材有効表面績が減
少し、濾過効率が悪化する。このように、濾過効率との
関係を考慮すると耐水性繊維３１の径は１００００デニ
ール以下であるのが望ましい。

第１図は本発明による装置の一実施例の断面を模式的に
示した説明図である。

第１図において、第２図に示した繊維濾材を充填した濾
過床１を備えた濾過槽２と粒状濾材を充填した濾過床３
を備えた生物膜濾過槽４は配管５によって接続されてい
る。そして、濾過槽２には排水流入管６が、生物膜濾過
槽４には処理水排出管７が接続され、排水８の処理流路
が形成されている。生物膜濾過槽４には、濾過床３の下
方に設けた散気器１０、配管１１、ブロワ−１２よりな
る酸素含有ガスである空気供給手段９を備え、空気１３
を流入させて濾過床３に着生している微生物に酸素を供
給するようになっている。また、濾過槽２及び生物膜濾
過槽４には濾過床１．３を洗浄するための空気及び洗浄
水の供給並びに洗浄排水の排出機構が備わっている。洗
浄用空気１４は洗浄用ブロワ−１５、配管１６、散気器
１７によって濾過槽２に送られるとともに、配管１８゜
１１、散気器１０のラインを経て生物膜濾過槽４にも供
給できる。洗浄水１９は配管２０から分岐され、配管２
０ａによって濾過槽２に流入させ、配管２０ｂによって
生物膜濾過槽４に流入させることができる。濾過槽２及
び生物膜濾過槽４の側部上方にはそれぞれ洗浄排水排出
管２１ａ２１ｂが設けられている。

なお、本発明の実施態様は上記の実施例に限定されるも
のではなく、例えば、繊維濾材を構成する繊維の材質は
ポリ塩化ビニリデンに限らず、ポリエチレン、ポリプロ
ピレン等のプラスチックあるいはステンレス鋼等の金属
であってもよい。また、濾過槽２の濾過床１は第２図に
示したような立方体や直方体に成形した繊維濾材を敷き
詰めるようにして形成させるだけでなく、適度の大きさ
の立方体や球状に成形したものや不定形の繊維濾材を充
填して形成させてもよい、また繊維濾材を籠状の容器に
詰め、このバックを複数個充填して濾過床を形成させて
もよい。

このように構成された装置による排水処理方法を説明す
る。スクリーンなどを通過させた排水８を濾過槽２に流
入させる。排水８中のＳＳ及びＳＳ性ＢＯＤの大部分は
濾過床１に充填されている繊維濾材の捕捉機能によって
除去される。前記繊維濾材を充填した濾過床１は全層に
互ってＳＳを捕捉する特性を有しているので、圧損の上
昇が小さく、長時間の濾過を継続することができるとと
もに、多量のＳＳを捕捉することができる。濾過槽２を
出た流出水２２は生物膜濾過槽４に送られる。生物膜濾
過槽４におては、濾過槽２で除去できなかった微細なＳ
Ｓを捕捉するとともに、散気器１０から供給される空気
中の酸素と濾過床３に生息する微生物によってＢＯＤ成
分が生物学的に酸化分解され、排水は浄化された処理水
２３となって排出する。

（実施例１） 第１図の構成による装置を使用し都市下水の処理実験を
行った。

実験条件は第１表に示すごとくで行い、生物膜濾過槽に
は流入Ｂ　ＯＤ　１　ｋｇあたり１０〜１５Ｎ賛の空気
を供給した。供試した排水の水質は第２表に記載の通り
であった。この結果を第２表及び第３図に示す。

第２表 実験結果 第３図は排水と濾過槽流出水のｓｓの粒径分布を比較し
たものである。流出水中に含まれるｓｓの粒径は大部分
が３７μ未満であり、微生物による浄化が比較的遅い３
７μ以上のｓｓは濾過槽において殆ど除去されている。

換言すれば、生物膜濾過槽に送られる流出水中のＢＯＤ
成分は微生物による浄化が速いものだけになっており、
生物膜濾過槽のＢＯＤ負荷が著しく軽減されている。

第２表において、濾過槽におけるｓｓ及びＢＯＤの除去
率を算定すると、ｓｓの除去率は７０〜８５％であり、
この値は従来技術における第１工程の処理槽の除去率４
３〜５３％に対して極めて高い値である。そして、ＢＯ
Ｄの除去についても、生物学的処理をした従来技術が５
７〜７９％の除去率であるのに対し、単なる濾過操作だ
けで５０〜６０％の除去率が得られた。

そして、濾過床の洗浄頻度は、濾過槽が４８〜９６時間
に１回の割合、生物膜濾過槽は４８〜７２時間に１回の
割合であった。この洗浄頻度も従来技術に比べ大幅の減
少となっている。

上記の実験結果をもとに、本発明と従来の活性汚泥法に
よる技術を本発明者らの試算によって比較した結果は第
３表のごとくである。

第３表において、本発明の濾過槽は活性汚泥法の最初沈
殿池を代わりをしており、生物膜濾過槽は活性汚泥曝気
槽の代わりをなしている。また、本発明によれば最終沈
殿池は不要である。第３表で明らかなように、本発明は
活性汚泥法に対し、スペース比で３０％、エネルギー比
で３５％の規模でよく、著しい省スペース及び省エネル
ギーとなる。

［発明の効果コ 本発明は、濾過処理と生物膜濾過処理の組み合わせによ
るものであり、有機性排水を優れた特性を有する繊維濾
材が充填された濾過床で濾過した後、生物膜濾過を行う
構成になっているので、次のような効果をもたらす。

濾過処理において使用する繊維濾材は、圧損が小さく、
ＳＳの捕捉量が大きいので、長時間の濾過処理が継続で
き、濾過装置の稼働率が上がる。

さらに、濾過処理は、大きな濾過速度で、しかも短い滞
留時間で行うことができるので、濾過装置の規模が小さ
くて済む。

排水中のＳＳ及びＳｓ性ＢＯＤ成分の大部分は濾過処理
で除去され、生物膜濾過処理の負荷が大幅に軽減される
。これにより、高ＢＯＤ、高ＳＳの排水を効率的に処理
することができるとともに、装置規模が小さくできる。

また、ＢＯＤ負荷が減少するので、散気する空気量が少
なくて済み、送風動力が節減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置の一実施例の断面を模式的に
示した説明図、第２図は本発明において使用する繊維濾
材を模式的に示した説明図、第３図は本発明による排水
と濾過槽流出水のＳＳの粒径分布を比較した図、第４は
従来の生物膜濾過装置の説明図である。 １．３・・・濾過床、２・・・濾過槽、４・・・生物膜
濾過槽、５・・・配管、６・・・排水流入管、７・・・
処理水排出管、８・・・排水、９・・・空気供給手段、
１０・・・散気器、１２・・・ブロワ−５１３・・・空
気、２２・・・流出水、２３・・・処理水、３０・・・
繊維濾材、３１・・・耐水性繊維。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）耐水性繊維を不織に形成し且つ通水時における空
   隙率が実質的に変化しない繊維濾材が充填されている濾
   過床に有機性排水を通水してＳＳ及びＳＳ性ＢＯＤ成分
   を捕捉する濾過工程と、この濾過工程の流出水を粒状濾
   材が充填されている濾過床に通水するとともに酸素含有
   ガスを導入し、主としてＢＯＤを除去する生物処理工程
   よりなる有機性排水の処理方法。
2. （２）耐水性繊維を不織に形成し且つ通水時における空
   隙率が実質的に変化しない繊維濾材が充填された濾過床
   を備えた濾過槽と、この濾過槽と流路によって接続され
   、粒状濾材が充填された濾過床を備え、この濾過床の下
   方又は内部に酸素含有ガスを供給する手段を備えた生物
   膜濾過槽よりなる有機性排水の処理装置。