JPH02191594A - 汚水処理装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、都市下水、産業排水などの有機性排水あるい
は下水二次処理水を生物膜濾過法によって処理する汚水
処理装置に関する。

［従来技術］ 生物膜濾過法による汚水処理装置は、処理槽内に玉砂利
、砕石、アンスラサイト、ラシしリングなどの粒状濾材
を充填した生物膜濾層を備え、濾層の下部から空気を吹
き込む散気手段が設けられ、濾材の表面あるいは濾層の
空隙に着生している好気性微生物の作用によって原水中
のＢＯＤ成分を酸化分解処理する装置である。この装置
は、濾層内での気液接触がよいために酸素溶解効率が高
く、また有機物の除去と同時に懸濁性固形物（以下、Ｓ
Ｓと云う）を除去する機能をも有しており、近年、その
適用についての開発研究がなされている。

例えば、濾層に粒状濾材を充填した生物濾過脱法による
装置を使用し、活性汚泥法による処理水の高度処理を行
った研究結果が発表されている（第２５回下水道研究発
表会講演集１２９４頁〜２９６頁、　１９８８年）、第
４図はこの装置の説明図である。第４図において、この
装置は処理槽１内に４〜７Ｉの粒状濾材を１ｍ充填して
流層３０を形成している。そして、処理槽１の上部には
原水流入管４が、下部には処理水排出管５がそれぞれ配
管され、また流層３０の下方には濾材に着生した微生物
に酸素を供給するための曝気用空気供給管７が配管され
ている６図中、９は処理水排出管５に接続させて処理槽
１に逆洗水を流入させる逆洗水供給管、１１は逆洗排水
管を示し、曝気用空気供給管７は逆洗用空気の供給管を
兼ねている。

このように構成された装置において、原水流入管４から
供給された原水は流層３０を通過する間にＢＯＤ及びＳ
Ｓが除去され、処理水は処理水排出管５から排出する。

この浄化処理の間に、ＳＳの捕捉及び微生物の増殖によ
って流層３０の圧損が上昇するので、圧損がある限度に
達した時点で流層３０の逆洗を行う。

この実施結果の説明においては、ＢＯＤ、ＳＳの除去は
何れも良好であるが、２４時間通水後の圧損は第５図の
ように高い傾向を示している。そして、この圧損の結果
に基づいた流層逆洗の必要頻度は、濾過速度６ｍ／時（
１４４ｍ７日）の場合で２日に１回程度であることが記
載されている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の従来技術においては、流層に充填する濾材は空隙
率が小さく、目詰まりする度合いが大きいため、流層の
逆洗は比較的短期間で実施しなけれならず、なお、改良
すべき余地がある。

本発明は、上記の問題点を解決し、ＢＯＤ、ＳＳの除去
効率を損なうことなく、長時間の処理を継続することが
できる汚水処理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、本発明の汚水処理装置に
おいては、処理槽内に濾層を備え、この流層に着生する
微生物に酸素を供給するための曝気用散気器を備えた汚
水処理装置において、前記流層を上部濾層および下部濾
層の二つに区分し、前記上部濾層には合成樹脂よりなり
表面に凹凸を有し比重が１．０以上１．２以下、直径が
５翳藤〜２０重−１長さが０，３〜５倍の筒状濾材を充
填している。

この装置における曝気用散気器の配置例としては、下部
濾層の下部に配置する場合、あるいは上部濾層の下部に
配置する場合などがある。

［作用］ 前述のように、生物膜濾過においては、生物処理による
ＢＯＤ成分の除去と同時にＳＳの除去（濾過）が行われ
る６本発明の装置においては、生物処理と濾過を共に効
率よ〈実施することを図っている。

まず、濾過によるＳＳの除去について説明する０粒径の
小さい粒状濾材を充填した流層は、ＳＳの捕捉率はよく
、微細なＳＳをも除去できるが、流層が目詰まりする度
合いが大きく、長時間の濾過継続はできない、しかし、
ＳＳが低濃度の場合には長時間の濾過継続が可能となる
。そこで、本発明においては、二つの異なる濾材を使用
し、筒状濾材を充填した上部濾層と粒状濾材を充填した
下部ＩＪｔｌとによって濾層を構成している。

上部濾層においては、原水の粗濾過を行って大部分のＳ
Ｓを除去し、低ＳＳ濃度の水にして下部濾層に送る作用
をなす。下部濾層では、上部濾層で除去できずに残留し
ているＳＳを捕捉ものである。従って、粒状濾材を充填
した下部濾層の負荷が著しく軽減される。このように、
本発明における濾層は、主として粗濾過の機能を有する
上部濾層と、微細なＳＳをも除去する仕上げ濾過の機能
を有する下部濾層を組み合わせた構成になっている。

筒状濾材は粗濾過の機能を持たせるために使用するもの
であるが、優れた濾過性能をも有している。筒状濾材は
中空であると共に表面が凹凸になっており、空隙率およ
び比表面積が大きい、この濾材を使用すると、比表面積
が大きいのでＳＳの捕捉が容易に行われ、高いＳＳ除去
率が得られる、また、空隙率が大きいのでＳＳの捕捉は
濾層全体で行われ、ＳＳの捕捉容量が大きい、さらに、
空隙率が大きいので濾層の圧損が上昇する度合いが小さ
く、長時間の濾過継続ができる。上記のような機能を有
する上部流層、下部流層による濾層の構成は、粒径分布
の幅が広いＳＳを含む原水を処理する場合において特に
効率的である。この場合、粒径の大きいＳＳは主として
上部濾層で除去され、上部濾層で除去できなかった主と
して粒径の小さいＳＳは下部濾層で除去されるので、下
部濾層の目詰まりは一層軽減される。

次に、生物処理について説明する。前述のように、粒状
濾材は微細なＳＳを除去するために使用する必要がある
。しかし、生物処理においては、粒状濾材は比表面積が
小さいので微生物の付着量が少なく、従って、流層内の
微生物濃度が低く、ＢＯＤ負荷を上げることができない
、この粒状濾材の処理能力を補うために、筒状濾材を充
填した上部濾層が設けられている。

上部濾層に充填する筒状濾材は、比表面積が大きいので
微生物が付着し易く、また多量に付着する。また、中空
であるので空気を保持する能力が大きく、微生物の活動
が活発になってＢＯＤ成分の処理効率が向上する。

筒状濾材は比重１．０以上１．２以下のものを使用する
が、その比重は、濾層の逆洗を効率よ〈実施するためで
あり、原水の比重より大きく、下部濾層に充填する粒状
濾材の比重より小さい範囲に定めている６本発明の装置
に充填する濾材は浸漬した状態で使用するので、その比
重は少なくと６１．０以上である必要がある。濾層の逆
洗に際しては、濾材を激しく流動させれば、濾材からの
ＳＳの剥離は容易であり、逆洗を短時間で終了させるこ
とができる。このため、筒状濾材の比重の上限はできる
だけ小さくした方が逆洗時の動力の節減となる。また、
本発明における濾層は、上部濾層と下部濾層との間に仕
切りがなく、二つの異なる濾材が接して充填されている
。このため、濾層の逆洗終了時には、筒状濾材と粒状濾
材とを上下２層に分離させなければならず、筒状濾材の
比重は少なくとも粒状濾材の比重より小さいことを要す
る。従って、逆洗終了時における上記両濾材の分離、お
よび逆洗時の流動化の双方を勘案し、筒状濾材の比重の
上限は１．２とした。

第３図は本発明の装置の上部濾層に充填する筒状濾材の
一例を模式的に示した図である。この筒状濾材２０は、
ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレンなどの合
成樹脂よりなり、形状は筒状である。また、この筒状濾
材２０は発泡体であり、表面には多数の凹凸を有し、そ
の表面は粗面となっている。特に凹部２１は発泡時に形
成された不定形の孔であり、筒状濾材２０の比表面積を
増大させている。筒状濾材の大きさは、上部濾層が粗濾
過の機能を有するものであるため、下部濾層に充填する
粒状濾材より大きいことを要し、径ｄが５■置〜２０ｍ
ｍ程度、長さｌはρ／ｄで示せば０．３〜５程度の範囲
である。下部濾層に充填する粒状濾材の粒径との関係か
らすれば、筒状濾材２０の径ｄは５龍以上である必要が
あり、径ｄが２０ｍｍを超えとＳＳの除去率が低下する
。１／ｄについては、０．３未満では、使用時の各種数
り扱いにおいて破損することがある。ρ／ｄが５を超え
ると、中空部２２内への流体の流通が悪くなって酸素の
供給が不十分になって微生物の活動を阻害し、また、濾
層の充填密度が小さくなってＳＳの除去率が低下する。

なお、本発明において使用可能な筒状濾材は上記の形状
に限定されるものではなく、断面形状が多角形のもの、
あるいは楕円形のものでもよい。

また、表面の凹凸は発泡によるものが最もよいが、機械
的に切削したものなどでも使用できる。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例を模式的に示した断面図であ
る。処理槽１内に濾層２を備えており、この濾層２には
異なる二つの濾材が充填され、上部濾層２ａ、下部濾層
２ｂを形成している。上部濾層２ａには第３図に示した
筒状濾材が充填され、下部濾層２ｂには粒状濾材が充填
されている０粒状濾材は、比重が１．２を超え２．７以
下の粒子である。具体的な粒状濾材としては、アンスラ
サイト、砂、砂利、シャモット（膨張頁岩）活性炭、セ
ラミックスなどの天然または人工の濾材から選定した１
種または２種以上を使用する。

粒状濾材の粒径は処理する原水の水質（特にＳＳの粒径
分布）および処理水の目標によって決定されるが、通常
的０．３ｍｍ〜１０ｍｍの範囲である。

下部流層２ｂに２種以上の粒状濾材を充填する場合とし
ては、例えば、下側に砂を充填し、その上にアンスラサ
イト（比重は約１．６で砂と前記筒状濾材の中間）を充
填し、その粒径を砂と筒状濾材との中間の大きさにすれ
ば、濾層２全体がＳＳを粒度別に捕捉できる３層構造と
なり、効率的な濾過を行うことができる。

濾層２の下端には、多孔板、格子などの形状をなし、実
質的に通水抵抗が殆どない濾層保持材３を備え、濾層２
を担持している。なお、濾層保持材３の代わりに処理槽
１の底部に支持砂利を充填してもよい、処理槽１には各
種の配管が接続されており、その上方には原水流入管４
が、底部には処理水抜き出し管５が配管され、原水が処
理されて排出する流路が形成されている。また下部流層
２ｂの下部に挿入され濾層２に着生した微生物に酸素を
供給するための曝気用散気器６を備え、この曝気用散気
器６には曝気用空気供給管７が接続されている。そして
、濾層２の逆洗時に使用する手段として、処理槽１の底
部には、濾層保持板３下方に設けた逆洗用散気器８とこ
れに接続させた逆洗用空気供給管９および逆洗水供給管
１０を備えている。また、処理槽１の上部には、逆洗排
水管１１を備えている。なお、上部濾層２ａに充填する
筒状濾材は比重が小さいので、濾層２の逆洗時に流出す
ることがあり、処理槽１上部の逆洗排水流出部近傍にス
クリーン（図示せず）を設けることが望ましい。

この装置による処理について説明すると、原水流入管４
から原水を流入させ、曝気用散気器６がら空気を散気し
なから濾層２に通水する。原水は、濾層２を通過する間
にＢＯＤが分解されると共に、ＳＳが捕捉されて除去さ
れ、低ＢＯＤ濃度、低ＳＳ濃度の処理水となり、処理水
抜き出し管５から排出する。

濾層２の逆洗を行う場合、原水の通水を中断し、逆洗用
散気器８がら空気を吹き込み、濾層２に付着しているＳ
Ｓを剥離して水中に懸濁させる。次いで、逆洗水供給管
１０から逆洗水を導入して流層２中の懸濁水を排出する
。

第２図は本発明の他の実施例を模式的に示した断面図で
ある。第２図において、第１図と同じ構成部分について
は同一の符号を付し説明を省略する。また、この装置の
操作は第１図の装置と基本的に同じであるので、その説
明を省略する０本実施例においては、曝気用散気器６が
上部濾層２ａの下部に配置されている。この装置を使用
した場合、下部流層２ｂには空気が散気されなくなるが
、下部濾ＩＷ２ｂを通過する原水中には溶存酸素が含ま
れており、下部流層２ｂの微生物に対する酸素の供給は
なされる。この曝気用散気器６の配置は、特に下水二次
処理水の高度処理などＢＯＤ成分濃度が低い原水の処理
に適する。この配置によれば、曝気用空気の圧力が下部
流層２ｂの抵抗分だけ低くてよく、動力の節減となる。

次に、処理実験結果について説明する。

（実施例１） 内径５ｃｍ、高さ２．５ｍのアクリル樹脂製の処理槽に
、下部流層として、粒径３〜７−麿のアンスラサイトを
５００１１充填し、その上に、上部濾層として、第３図
に示した形状で、比重１．０２、径１０＋ｕ＋、長さ１
０龍の発泡ポリプロピレンの筒状濾材を５０ｃｍ充填し
、濾層の構成を第１図の装置と同じ構成にした。

この装置を使用し、下水−次処理水の処理実験を行った
。濾過速度は６０ｍ／日で行った。なお、比較例として
、粒径３〜７臘貫のアンスラサイトを１００Ｃ１１充填
した実験も同時に実施した。これらの結果は第１表に示
す。

第１表 実験結果 （−次処理水） 第２表 実験結果 （二次処理水） 濾過時間；圧損が１１００１１Ｈ２０になるまでの時間
第１表において、ＢＯＤ成分およびＳＳの除去について
は、本発明は従来技術に対しやや優る程度であるが、濾
過時間については、本発明では２２日間連続して濾過が
できたが、従来技術では１日で圧損が所定値まで上昇し
、濾層の逆洗が必要となった。

（実施例２） 実施例１と同じ装置を使用し、同様の条件で下水二次処
理水の処理実験を行った。但し、濾過速度は１２０ｍ／
日で行った。この結果を第２表に示す。

濾過時間；圧損が１１０ｃｌＩＨ２０になるまでの時間
第２表において、結果は実施例１の場合と全く同様の傾
向であり、本発明の濾過時間は１４日で、従来技術の７
日に対し２倍であった。

［発明の効果］ 本発明による装置の濾層は上部４層と下部濾層によって
構成されており、上部４層には粗濾過を目的とした筒状
濾材が充填され、下部流層には微細なＳＳをも除去でき
る粒状濾材が充填されているので、上部濾層においてＳ
Ｓの大部分が除去され、下部流層の負荷を著しく軽減す
る。このため、濾過継続を決定付ける下部流層の圧損上
昇の度合いが小さくなる。さらに、筒状濾材は表面に凹
凸を有しているので、微生物が付着し易く生物処理能力
が大きい、この結果、ＢＯＤ＝　ＳＳの除去効率を損な
うことなく、大きな濾過速度で長時間の濾過を継続する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を模式的に示した断面図、第
２図は本発明の他の実施例を模式的に示した断面図、第
３図は本発明の装置の上部４層に充填する筒状濾材の一
実施例を模式的に示した図、第４図は従来の汚水処理装
置の説明図、第５図は従来の汚水処理装置における圧損
の測定結果を示す図である。 １・・・処理槽、２・・・濾層、２ａ・・・上部濾層、
２ｂ・・・下部流層、４・・・原水流入管、５・・・処
理水抜き出し管５６・・・曝気用散気器、２０・・・筒
状濾材、２１・・・凹部、２２・・・中空部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）処理槽内に濾層を備え、この濾層に着生する微生
   物に酸素を供給するための曝気用散気器を備えた汚水処
   理装置において、前記濾層を上部濾層および下部濾層の
   二つに区分し、前記上部濾層には合成樹脂よりなり表面
   に凹凸を有し比重が１．０以上１．２以下、直径が５ｍ
   ｍ〜２０ｍｍ、長さが直径の０．３〜５．０倍の筒状濾
   材を充填したことを特徴とする汚水処理装置。
2. （２）曝気用散気器が下部濾層の下部に配置されている
   請求項１記載の汚水処理装置。
3. （３）曝気用散気器が上部濾層の下部に配置されている
   請求項１記載の汚水処理装置。